Overlayfs

개요

Overlayfs은 union mount의 한 구현 방식으로 여러 디렉토리들을 마치 하나의 디렉토리처럼 사용할 수 있도록 해주는 기법을 말한다. 마치 그림 툴의 레이어 시스템처럼 (그림 시스템은 하나의 그림을 여러 레이어로 나누어서, 다른 레이어가 서로 다른 레이어를 침범하지 않도록 한다.) 파일 시스템을 여러 레이어로 나누고, 제일 upper layer의 디렉토리를 마스킹 디렉토리로 사용하여, 상위의 overlayFS의 디렉토리와 하위의 겹쳐지지 않은 디렉토리들을 마치 하나의 디렉토리 처럼 나타낸다. 즉 Overlayfs은 파일 시스템의 원본을 유지한 Difference만을 추적하면서 파일 시스템을 효율적으로 Isolation되어서 사용할 수 있는 환경을 제공한다.

작동 방식

OverlayFS는 크게 4가지의 레이어로 나눌 수 있다.

• lower dir: 아래쪽에 위치한 디렉토리 레이어. 여기에 위치한 entry들은 read-only로 마운트되며, 만약 수정될 경우, upper dir에 COW로 적용되고 만약 삭제될 경우 특별히 삭제됨을 표시하는 whiteout이라는 특별한 파일을 통해서 삭제됨을 기록한다.
• upper dir: 최종적으로 write권한이 있는 맨 최상위 레이어로써, 모든 수정사항, 즉 삭제와 파일의 수정은 이 upper dir에 기록된다. upper dir에서 마스킹하는 디렉토리는 하위 디렉토리에 위치해 있더라도 무시된다.
• merge dir: 모든 upper dir + lower dir이 표시되는 환경
• work dir : 통합 뷰의 원자성을 보장하기 위해 존재하는 중간 계층. Overlay를 직접 사용할 때는 크게 중요하지 않다.

다음 커맨드는 overlay fs를 생성하여 merge라는 새로운 디렉토리에 표시하고 있다.

mount -t overlay overlay -o lowerdir=lower1/,upperdir=upper/,workdir=work/ merge/

Docker에서의 이용

OverlayFS를 통해서 docker는 docker image들은 수정되지 않으면서, 새로운 컨테이너에서 만든 변경사항과 삭제된 파일을 새로운 R/W전용의 컨테이너 레이어 디렉토리에 따로 저장한다. 이 두 레이어 (lower dir: docker image, upper dir: container dir)을 더하여 merged dir즉 사용자에게 보여지는 완전한 root directory를 보여준다. 새로운 도커 이미지를 생성해야 할 때는 컨테이너 레이어 (upper) 를 스냅샷으로 만든 뒤 새로운 이미지 레이어로서 추가하는 방식이다. 즉, 하나의 이미지에 여러 개의 이미지 레이어가 존재한다면 각 레이어들은 언젠가 한 번은 upper 레이어였던 적이 있으며, 현재는 모두 lower 레이어로서 컨테이너에 읽기 전용으로 제공된다는 뜻이다.

참고

1. https://blog.naver.com/alice_k106/221530340759