aufs2.1を試してみる。

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Aufs(AnotherUnionfs)は、複数のディレクトリを単一のディレクトリに見せるスタッカブルなファイルシステムです。Aufsを用いると、リードオンリーなディレクトリの上に、読み書き専用のディレクトリを重ねてマウントすることができます。
今回、これについて試してみました。

インストール手順

http://aufs.sourceforge.net/にあるドキュメントを参考にインストールします。

レポジトリの同期とチェックアウト
今回はバニラカーネルにパッチを当てて、カーネルモジュールとしてコンパイルするので、aufs2-standalone.gitのみ同期します。
root@hana:~/tmp# git clone http://git.c3sl.ufpr.br/pub/scm/aufs/aufs2-standalone.git aufs2-standalone.git
Cloning into aufs2-standalone.git... 
使用するバニラカーネルのバージョンは2.6.38.2なので、aufs2.1-38 をチェックアウトします。
root@hana:~/tmp# cd aufs2-standalone.git/ 
root@hana:~/tmp/aufs2-standalone.git# git checkout origin/aufs2.1-38
Note: checking out 'origin/aufs2.1-38'.
You are in 'detached HEAD' state. You can look around, make experimental
changes and commit them, and you can discard any commits you make in this
state without impacting any branches by performing another checkout.
If you want to create a new branch to retain commits you create, you may
do so (now or later) by using -b with the checkout command again. Example:
  git checkout -b new_branch_name
HEAD is now at 4c5ce8c... aufs2.1 standalone version for linux-2.6.38 
root@hana:~/tmp/aufs2-standalone.git# ls -la
total 356
drwxr-xr-x 7 root root   4096 Apr  8 14:08 .
drwxr-xr-x 3 root root   4096 Apr  8 14:06 ..
drwxr-xr-x 8 root root   4096 Apr  8 14:08 .git
-rw-r--r-- 1 root root  17990 Apr  8 14:07 COPYING
-rw-r--r-- 1 root root 268285 Apr  8 14:08 ChangeLog
drwxr-xr-x 3 root root   4096 Apr  8 14:08 Documentation
-rw-r--r-- 1 root root   1365 Apr  8 14:07 Makefile
-rw-r--r-- 1 root root  14421 Apr  8 14:08 README
-rw-r--r-- 1 root root   2971 Apr  8 14:08 aufs2-base.patch
-rw-r--r-- 1 root root    978 Apr  8 14:08 aufs2-kbuild.patch
-rw-r--r-- 1 root root   8732 Apr  8 14:08 aufs2-standalone.patch
-rw-r--r-- 1 root root   2793 Apr  8 14:08 config.mk
drwxr-xr-x 2 root root   4096 Apr  8 14:08 design
drwxr-xr-x 3 root root   4096 Apr  8 14:08 fs
drwxr-xr-x 3 root root   4096 Apr  8 14:07 include
linux-2.6.38用のパッチが作成されました。

カーネルソースディレクトリに移動し、パッチを当てます。
root@hana:~/Kernel/linux-2.6.38.2# patch -p1 < ~/tmp/aufs2-standalone.git/aufs2-base.patch patching file fs/namei.c
patching file fs/splice.c
patching file include/linux/namei.h
patching file include/linux/splice.h
root@hana:~/Kernel/linux-2.6.38.2# patch -p1 < ~/tmp/aufs2-standalone.git/aufs2-kbuild.patch
patching file fs/Kconfig
patching file fs/Makefile
patching file include/linux/Kbuild
root@hana:~/Kernel/linux-2.6.38.2# patch -p1 < ~/tmp/aufs2-standalone.git/aufs2-standalone.patch
patching file fs/file_table.c
patching file fs/inode.c
patching file fs/namei.c
patching file fs/namespace.c
patching file fs/notify/group.c
patching file fs/notify/mark.c
patching file fs/open.c
patching file fs/splice.c
patching file security/commoncap.c
patching file security/device_cgroup.c
patching file security/security.c
必要なファイルもコピーします。
root@hana:~/Kernel/linux-2.6.38.2# cp -R ~/tmp/aufs2-standalone.git/Documentation ./
root@hana:~/Kernel/linux-2.6.38.2# cp -R ~/tmp/aufs2-standalone.git/fs ./
root@hana:~/Kernel/linux-2.6.38.2# cp -R ~/tmp/aufs2-standalone.git/include/linux/aufs_type.h ./include/linux/ 
make menuconfig で必要な設定をします。aufsに関する設定パラメータは以下の通りです。
root@hana:~/Kernel/linux-2.6.38.2# egrep AUFS .config
CONFIG_AUFS_FS=m
CONFIG_AUFS_BRANCH_MAX_127=y
# CONFIG_AUFS_BRANCH_MAX_511 is not set
# CONFIG_AUFS_BRANCH_MAX_1023 is not set
# CONFIG_AUFS_BRANCH_MAX_32767 is not set
CONFIG_AUFS_SBILIST=y
CONFIG_AUFS_HNOTIFY=y
CONFIG_AUFS_HFSNOTIFY=y
CONFIG_AUFS_RDU=y
CONFIG_AUFS_SP_IATTR=y
CONFIG_AUFS_SHWH=y
CONFIG_AUFS_BR_RAMFS=y
CONFIG_AUFS_BR_FUSE=y
CONFIG_AUFS_POLL=y
CONFIG_AUFS_BDEV_LOOP=y
CONFIG_AUFS_DEBUG=y
CONFIG_AUFS_MAGIC_SYSRQ=y
カーネルをコンパイル、インストールして再起動します。
root@hana:~# modprobe aufs
root@hana:~# lsmod |grep auf
aufs                  464609  0 
root@hana:~# modinfo aufs
filename:       /lib/modules/2.6.38.2-64aufs01/kernel/fs/aufs/aufs.ko
version:        2.1-standalone.tree-38-20110404
description:    aufs -- Advanced multi layered unification filesystem
author:         Junjiro R. Okajima
license:        GPL
srcversion:     D52E89D4B96A545C9E3E064
depends:      
vermagic:       2.6.38.2-64aufs01 SMP mod_unload modversions
parm:           sysrq:MagicSysRq key for aufs (charp)
parm:           debug:debug print (int)
parm:           brs:use /fs/aufs/si_*/brN (int)
インストールは以上です。Debian squeezeだとmountコマンドは最初からaufsをサポートしているようです（？要確認）

試してみます。

テストディレクトリを作成する。
mkdir /tmp/{base,cover,mnt}
/tmp/base ベースディレクトリ、リードオンリーマウントする
/tmp/cover  上から重ねるディレクトリ。書き込み可能
/tmp/mnt マウントポイント
ベースディレクトリにテストディレクトリdir1、テストファイルfile1、file11を作成する。
mkdir /tmp/base/dir1
echo 1 > /tmp/base/file1
echo 11 > /tmp/base/dir1/file11
aufsでマウントする。
mount -t aufs -o br=/tmp/cover=rw:/tmp/base=ro none /tmp/mnt/
mount|grep aufs
none on /tmp/mnt type aufs (rw,br=/tmp/cover=rw:/tmp/base=ro)
ディレクトリ構造は、それぞれ次のようになる。
tree -a /tmp/{base,cover,mnt}
/tmp/base
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
/tmp/cover
|-- .wh..wh.aufs
|-- .wh..wh.orph
`-- .wh..wh.plnk
/tmp/mnt
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
4 directories, 5 files
マウントしたディレクトリに新たにファイルを作成する。
echo 2 > /tmp/mnt/file2
リードオンリーの/tmp/baseは変わらずに、書き込み可能な/tmp/coverにfile2が作成される。
tree -a /tmp/{base,cover,mnt}
/tmp/base
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
/tmp/cover
|-- .wh..wh.aufs
|-- .wh..wh.orph
|-- .wh..wh.plnk
`-- file2
/tmp/mnt
|-- dir1
|   `-- file11
|-- file1
`-- file2
4 directories, 7 files
ファイルの削除
/tmp/mnt/file1を削除すると、/tmp/cover/.wh.file1が作成され、/tmp/mnt/file1が見えなくなる。
/tmp/mnt/file2を削除すると、単純に/tmp/coverからfile2が消える。
rm /tmp/mnt/file{1,2}
tree -a /tmp/{base,cover,mnt}
/tmp/base
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
/tmp/cover
|-- .wh..wh.aufs
|-- .wh..wh.orph
|-- .wh..wh.plnk
`-- .wh.file1
/tmp/mnt
`-- dir1
    `-- file11 
4 directories, 5 files
元とは違う内容で/tmp/mnt/file1を作成すると、/tm/cover/にもfile1が作成される。
echo x > /tmp/mnt/file1
tree -a /tmp/{base,cover,mnt}
/tmp/base
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
/tmp/cover
|-- .wh..wh.aufs
|-- .wh..wh.orph
|-- .wh..wh.plnk
`-- file1
/tmp/mnt
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
4 directories, 6 files
それぞれのファイルの内容を確認すると、/tmp/base/file1のみが元の内容のままで、/tmp/cover/file1、/tmp/mnt/file1は新しい内容になっていることがわかる。

head /tmp/{base,cover,mnt}/file1
==> /tmp/base/file1 <==
1
==> /tmp/cover/file1 <==
x
==> /tmp/mnt/file1 <==
x
ディレクトリの削除
/tmp/mnt/dir1を削除すると/tmp/mntからはdir1が消え、/tmp/coverに.wh.dir1が作成される。
rm -r /tmp/mnt/dir1
tree -a /tmp/{base,cover,mnt}
/tmp/base
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
/tmp/cover
|-- .wh..wh.aufs
|-- .wh..wh.orph
|-- .wh..wh.plnk
`-- .wh.dir1
/tmp/mnt
`-- file1
3 directories, 5 files
もう一度/tmp/mnt/dir1を作成してみると、/tmp/coverにあった.wh.dir1が無くなり、新たに/tmp/cover/dir1、/tmp/cover/dir1/.wh..wh..opqが作成される。
mkdir /tmp/mnt/dir1
tree -a /tmp/{base,cover,mnt}
/tmp/base
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
/tmp/cover
|-- .wh..wh.aufs
|-- .wh..wh.orph
|-- .wh..wh.plnk
`-- dir1
    `-- .wh..wh..opq
/tmp/mnt
|-- dir1
`-- file1
5 directories, 5 files
/tmp/cover/dir1/.wh..wh..opq　の中身は空である。
file /tmp/cover/dir1/.wh..wh..opq
/tmp/cover/dir1/.wh..wh..opq: empty
/tmp/mnt/dir1/file11を作成してみると、/tmp/cover/dir1/file11が作成される。
echo xx > /tmp/mnt/dir1/file11
tree -a /tmp/{base,cover,mnt}
/tmp/base
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
/tmp/cover
|-- .wh..wh.aufs
|-- .wh..wh.orph
|-- .wh..wh.plnk
`-- dir1
    |-- .wh..wh..opq
    `-- file11
/tmp/mnt
|-- dir1
|   `-- file11
`-- file1
5 directories, 7 files
それぞれのディレクトリにあるfile11の内容は以下の通りで、/tmp/base/dir1/file11が元の内容、/tmp/cover/dir1/file11、/tmp/mnt/dir1/file11が新しい内容である。

head /tmp/{base,cover,mnt}/dir1/file11
==> /tmp/base/dir1/file11 <==
11
==> /tmp/cover/dir1/file11 <==
xx
==> /tmp/mnt/dir1/file11 <==
xx
まとめ
スタッカブルなファイルシステムaufsについて試してみた。リードオンリーなディレクトリの上に、読み書き専用のディレクトリを重ねてマウントできることが確認できた。
また、簡単な例のみであるが、ファイルの作成、削除、ディレクトリの作成、削除を行った際に、どのような動作をするのか何となくわかった。

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