Linux에서 OverlayFS를 활용한 고급 파일 시스템 관리 마스터하기

OverlayFS 실습 및 시연 가이드

OverlayFS란?

설치 확인

Ubuntu에서 확인

# 커널 버전 확인
uname -r

# overlay 모듈 확인
lsmod | grep overlay

# 모듈이 로드되어 있지 않다면 로드
sudo modprobe overlay

기본 사용법

1. 테스트 디렉토리 구조 생성

# 작업 디렉토리 생성
mkdir -p ~/overlay-demo
cd ~/overlay-demo

# OverlayFS에 필요한 디렉토리 생성
mkdir lower upper work merged

# lower 디렉토리에 파일 생성 (읽기 전용 레이어)
echo "This is from lower layer" > lower/file1.txt
echo "Lower shared file" > lower/shared.txt

# upper 디렉토리에 파일 생성 (읽기/쓰기 레이어)
echo "This is from upper layer" > upper/file2.txt
echo "Upper shared file" > upper/shared.txt

2. OverlayFS 마운트

# OverlayFS 마운트
sudo mount -t overlay overlay \
    -o lowerdir=lower,upperdir=upper,workdir=work \
    merged/

# 마운트 확인
mount | grep overlay

• lowerdir: 읽기 전용 레이어 (base layer)

• upperdir: 읽기/쓰기 레이어 (변경 사항이 저장됨)

• workdir: OverlayFS 내부 작업용 디렉토리 (반드시 빈 디렉토리여야 함)

• merged: 통합된 뷰가 보이는 마운트 포인트

3. 통합 뷰 확인

# merged 디렉토리 내용 확인
ls -la merged/

# 파일 내용 확인
cat merged/file1.txt   # lower에서 옴
cat merged/file2.txt   # upper에서 옴
cat merged/shared.txt  # upper의 내용이 표시됨 (upper 우선)

실습 시나리오

시나리오 1: 파일 우선순위 확인

# shared.txt의 내용 확인 (upper가 우선)
cat merged/shared.txt

# 출력: Upper shared file

시나리오 2: 쓰기 레이어에 파일 생성

# merged 디렉토리에 새 파일 생성
echo "New file in merged" > merged/newfile.txt

# upper에만 파일이 생성되었는지 확인
ls -la upper/
cat upper/newfile.txt

시나리오 3: lower 레이어의 파일 수정 (Copy-on-Write)

# lower의 파일을 수정하려고 시도
echo "Modified content" > merged/file1.txt

# lower는 변경되지 않고, upper에 파일이 복사됨 (Copy-on-Write)
cat lower/file1.txt   # 원본 유지: "This is from lower layer"
cat upper/file1.txt   # 수정된 내용: "Modified content"

시나리오 4: 파일 삭제 시 whiteout 확인

# merged에서 lower의 파일 삭제
rm merged/file1.txt

# upper에 whiteout 파일이 생성됨
ls -la upper/

# character device로 whiteout 표시됨
# c--------- 0 0 0, 0 file1.txt

고급 사용법

여러 lower 레이어 마운트

# 추가 레이어 생성
mkdir lower2
echo "Layer2 content" > lower2/file3.txt

# 마운트 해제
sudo umount merged/

# work 디렉토리 초기화 (중요!)
rm -rf work/*

# 여러 lower 레이어로 다시 마운트 (콜론으로 구분, 왼쪽이 상위)
sudo mount -t overlay overlay \
    -o lowerdir=lower2:lower,upperdir=upper,workdir=work \
    merged/

# 확인
ls -la merged/

읽기 전용 마운트 (upperdir 없이)

# upper와 work 없이 읽기 전용으로 마운트
sudo mount -t overlay overlay \
    -o lowerdir=lower2:lower \
    merged/

마운트 옵션 활용

# index 옵션 (하드링크 지원 향상)
sudo mount -t overlay overlay \
    -o lowerdir=lower,upperdir=upper,workdir=work,index=on \
    merged/

# metacopy 옵션 (메타데이터만 복사, 성능 향상)
sudo mount -t overlay overlay \
    -o lowerdir=lower,upperdir=upper,workdir=work,metacopy=on \
    merged/

실전 활용 예제

Docker와 유사한 레이어 구조 시뮬레이션

# Base 레이어 (OS 기본 파일)
mkdir -p demo/base
echo "Base OS files" > demo/base/system.conf

# Application 레이어
mkdir -p demo/app
echo "Application files" > demo/app/app.conf

# Configuration 레이어
mkdir -p demo/config
echo "User configuration" > demo/config/user.conf

# Runtime 레이어 (쓰기 가능)
mkdir -p demo/runtime demo/work demo/container

# 통합 마운트 (왼쪽이 상위 레이어)
sudo mount -t overlay overlay \
    -o lowerdir=demo/config:demo/app:demo/base,upperdir=demo/runtime,workdir=demo/work \
    demo/container/

# 컨테이너 뷰 확인
ls -la demo/container/
cat demo/container/system.conf
cat demo/container/app.conf
cat demo/container/user.conf

마운트 해제

# OverlayFS 마운트 해제
sudo umount merged/

# 정리
rm -rf ~/overlay-demo

트러블슈팅

일반적인 문제와 해결방법

# workdir이 upperdir과 같은 파일시스템에 있어야 함
# workdir은 반드시 비어있어야 함
rm -rf work/*
mkdir -p work

# 기존 마운트 해제 후 work 디렉토리 초기화
sudo umount merged/
rm -rf work/*

# root 권한 필요
sudo mount -t overlay ...

# 또는 /etc/fstab에 user 옵션 추가

# 모듈 로드
sudo modprobe overlay

# 부팅 시 자동 로드 설정
echo "overlay" | sudo tee -a /etc/modules-load.d/overlay.conf

성능 테스트

읽기 성능 측정

# 큰 파일 생성
dd if=/dev/zero of=lower/testfile bs=1M count=100

# 읽기 성능 테스트
time cat merged/testfile > /dev/null

쓰기 성능 측정

# 쓰기 성능 테스트
time dd if=/dev/zero of=merged/writefile bs=1M count=100

# upper에 저장된 파일 확인
ls -lh upper/writefile

unionfs-fuse vs OverlayFS 비교

정리

• 커널 레벨 구현: FUSE 기반보다 훨씬 빠른 성능

• Copy-on-Write: lower 레이어의 파일 수정 시 upper 레이어로 복사

• 다중 lower 레이어: 여러 읽기 전용 레이어 지원

• 컨테이너 기술의 기반: Docker, Podman 등에서 기본 스토리지 드라이버로 사용

핵심 체크리스트 ✅

참고 자료

• Linux Kernel Documentation - Overlay Filesystem

• Docker Storage Drivers - OverlayFS

• ArchWiki - Overlay filesystem