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컨테이너를 위한 고성능 오버레이 파일시스템의 설계 및 평가
한혁 한국디지털콘텐츠학회 2023 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.24 No.11
리눅스 도커 컨테이너는 기존의 파일시스템들을 가상 파일시스템으로 사상하는 오버레이 파일시스템을 통해 파일 접근을 지원한다. 컨테이너에서 동작하는 프로세스는 하위 파일시스템의 파일에 접근할 때 적절한 접근 권한이 필요하다. 이를 위해 오버레이 파일시스템은 입출력 연산 중에 마운트한 사용자의 자격 증명을 빌려 하위파일시스템의 파일에 접근하게 한다. 그러나 이러한 방식은 고성능 저장장치를 탑재한 서버 환경에서 입출력 중심적인 프로세스가 컨테이너에서 동작할 때 심각한 오버헤드를 보인다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문은 마운트한 사용자의 자격 증명을 빌리는 과정을 매 입출력 연산에서 수행하는 것이 아닌 컨테이너 상의 프로세스가 파일 연산을 시작할 때 한 번만 빌려 캐싱하는 방법을 제안한다. 그리고 제안하는 방법을 리눅스 상에서 구현하여 입출력 벤치마크를 이용해서 성능을 평가하였다. 성능 평가 결과는 본 논문에서 제안하는 방법이 기존의 방법보다 최대 23배 높은 성능을 보여준다. Docker containers in Linux support file access through OverlayFS, which maps backing file systems to a virtual file system. Processes running within these containers require appropriate permissions when accessing files in the backing file system. To achieve this, OverlayFS overrides the mounter’s credentials during input/output (I/O) operations, allowing access to files in the backing file system. However, this approach involves a significant overhead when I/O-intensive processes run in containers on servers equipped with high-performance storage devices. To address this issue, this paper proposes a method to override and cache the credentials only once when a process on a container starts a file operation, instead of repeating the override process for every I/O operation. We implement the proposed approach on Linux, and evaluate our method using multiple I/O benchmarks. The performance evaluation results demonstrate that the proposed method achieves up to 23 times higher performance than the existing approach.