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令和になったけど、UnionFSとNFSでテスト環境用ストレージを構築する

こんにちは。インフラ担当のいせです。

みなさんはテストに使用するデータをどのように用意していますか?

ラクーンが運営するSUPER DELIVERYはECサイトなので商品の画像がたくさん並んでいます。
リリース前のテストでは、それらの画像を当てはめて確認したくなるときがあります。

本番環境では商品の画像はストレージサーバに保存されており、NFSで各アプリケーションサーバにマウントされています。
しかし、テスト中に画像の追加や削除が行われる可能性があるため、本番環境のストレージをそのままテストサーバにマウントさせるわけにはいきません。

かといってテスト用のストレージサーバを作るとなると、テスト環境の数だけサーバを用意する必要がでてきます。また、本番環境のストレージサーバから定期的に画像を転送するという手間も発生してしまいます。

今回はこのような課題をUnionFSを使用して解決したいと思います。

UnionFSとは

UnionFSはコンテナ型仮想化のDockerの文脈で聞いたことがある方も多いかと思います。
一言で言えば、UnionFSは複数のディレクトリを統合して一つのパスにマウントさせるためのツールです。

例えば、以下のような2つのディレクトリがあるとします。

UnionFSを使い、/data/readonlyは読み取り専用として、/data/writableと統合させて以下のディレクトリにマウントします。

すると、/data/readonly配下のファイルは、統合先の/data/merge配下のファイルであるかのようにアクセスできます。

また、/data/merge配下のファイルを編集すると、その変更は/data/writableの方へ書き込まれます。

その後は/data/mergeを通してこのファイルにアクセスすると、更新日がより新しい/data/writableのファイルが読みだされます。

以上のように、UnionFSを使用するとあるディレクトリは読み取り専用にして、その読み取り専用のファイルに追加・変更・削除があった場合は、その差分だけを書き込み可能な別のディレクトリに保存することができます。

今回は/data/readonlyに本番環境で使用しているストレージサーバをNFSでマウントし、テスト中に書き込みがあった場合はその差分が/data/writableに書き込まれるようにしました。

UnionFSのインストール手順

UnionFSはkernelのパッチとして提供されているので、使用するためにはkernelを自前でビルドする必要があります。

今回は以下の環境で実施しました。

kernelコンパイル時の設定にmake oldconfigを使用したかったので、ビルドするkernelのバージョンは元のバージョンより少し高いものを選定しました。

1.ソースを準備する

UnionFSのパッチとkernlのソースをダウンロードします。

$ wget http://download.filesystems.org/unionfs/unionfs-2.x/unionfs-2.5.9_for_2.6.33.7.diff.gz
$ wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.33.7.tar.gz

ダウンロードしたソースはそれぞれ解凍します。

$ gzip -d unionfs-2.5.9_for_2.6.33.7.diff.gz
$ tar zxf linux-2.6.33.7.tar.gz

2.kernelにパッチを適用する

patchコマンドを使用して、UnionFSのパッチをkernelのソースに適用します。

$ cd linux-2.6.33.7
$ patch -p1 -u < ../unionfs-2.5.9_for_2.6.33.7.diff

3.kenelの設定を編集する

今回はパッケージから導入したCentOS標準のkernelコンフィグをもとに.configを設定します。

現在インストールされているkernelの.config/boot配下にあるので、それを上書きコピーします。

$ cp /boot/config-2.6.32-754.10.1.el6.x86_64 .config

以下のコマンドでkernelバージョン間で差異のある項目を設定します。
設定値を対話的に聞かれますが、何も入力せずエンターを押下するとデフォルトの値が設定されます。
今回はすべてデフォルトのままの設定としました。

$ make oldconfig

このままだとUnionFSが設定上は有効化されないので、.configviなどで開き、以下の内容を追記します。

CONFIG_UNION_FS=m
CONFIG_UNION_FS_XATTR=y
CONFIG_UNION_FS_DEBUG=y

4.コンパイルおよびインストールを実行する

コンパイルとインストールを行います。最後まで無事に完了するよう祈りましょう。

$ make
$ make modules_install
$ make install

5.ブートローダーの設定を変更する

kernelをインストールすると自動で/etc/grub.confに設定が追記されますが、起動時の優先順位が最低になっており再起動しても新しいkernelで起動してきませんでした。今回ビルドしたkernelで起動してくるように優先順位を変更します。

優先順位は/etc/grub.confの以下のパラメータで設定されているので、viなどを使用して変更します。

default=0

6.再起動・動作確認を行う

ここまでくればOSを再起動します。

$ reboot

起動後は以下のコマンドでUnionFSが追加されていることを確認します。

$ cat  /proc/filesystems |grep union
nodev   unionfs

UnionFSでマウントする

では、UnionFSを使用してディレクトリをマウントしてみます。

$ mount -t unionfs none /data/merge -o dirs=/data/writable=rw:/data/readonly=ro

dirオプションが少々わかりにくいですが、:区切りでパス=属性の形で指定します。
属性は、読み書き可能であればrw、読み取り専用であればroと記述します。

マウントすると、/data/mergeから/data/readonly/data/writableの両方のファイルを参照できることがわかります。

$ ls -l /data/readonly/
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 29 15:24 A.txt

$ ls -l /data/writable/
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 29 15:24 B.txt

$ ls -l /data/merge/
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 29 15:24 A.txt
-rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 29 15:24 B.txt

/data/merge/A.txtを編集することはできますが、

$ cat /data/merge/A.txt
raccoon

$ echo superdelivery >> /data/merge/A.txt

$ cat /data/merge/A.txt
raccoon
superdelivery

その変更内容は、/data/readonly配下のA.txtには書き込まれません。

$ cat /data/readonly/A.txt
raccoon

代わりに、/data/writable配下にA.txtが作成され、そちらが更新されました。

$ cat /data/writable/A.txt
raccoon
superdelivery

ファイルの編集だけでなく、ファイルやディレクトリの追加・削除についても同じように/data/readonly配下のデータが書き換わることはありません。

ファイルを削除したときは、削除されたことを表す隠しファイルが/data/writableに作成されます。

$ rm /data/merge/A.txt

$ ls -l /data/merge/
total 0
-rw-r--r-- 1 root root 0 Mar 29 15:24 B.txt

$ ls -l /data/readonly/
total 4
-rw-r--r-- 1 root root 8 Mar 29 15:30 A.txt

$ ls -la /data/writable/
total 8
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Mar 29 15:43 .
drwxr-xr-x 5 root root 4096 Mar 29 15:19 ..
---------- 1 root root    0 Mar 29 15:43 .wh.A.txt    ← 削除されたことを表す隠しファイル
-rw-r--r-- 1 root root    0 Mar 29 15:24 B.txt

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