Git Delta 압축: pack 파일 내 오브젝트 저장 원리

지난 글에서 pack 파일의 헤더·인덱스 구조를 살펴봤다. 이번에는 pack 파일이 저장 공간을 극적으로 줄이는 핵심 기법인 delta 압축을 집중적으로 다룬다.

delta 압축이란

일반적인 파일 버전 관리에서 파일을 수정할 때마다 전체 내용을 저장하면 공간 낭비가 크다. 10 KB 파일을 100번 수정하면 1 MB가 필요하지만 실제 변경량은 각 수정마다 몇 십 바이트에 불과할 수 있다.

Git의 delta 압축은 **기준 오브젝트(base)**와 **차이(delta)**만 저장한다. delta는 base를 변환해 대상 오브젝트를 재구성하는 명령어 시퀀스다.

COPY와 INSERT 명령

delta 데이터는 두 종류의 명령어로 구성된다.

COPY: base 오브젝트에서 특정 위치의 N바이트를 복사한다. (offset, length) 두 값으로 인코딩되어 바이트 수에 비해 매우 작다.

INSERT: 새로운 데이터를 직접 삽입한다. (length, raw bytes) 형태로, 실제 변경된 내용만 담는다.

파일의 90%가 그대로 유지되고 10%만 변경됐다면, delta는 대부분 COPY 명령(아주 작은 크기)과 일부 INSERT 명령으로 구성되어 전체 크기가 극적으로 줄어든다.

OFS_DELTA vs REF_DELTA

pack 파일 안에는 두 가지 방식의 delta 타입이 존재한다.

OFS_DELTA: base 오브젝트를 같은 pack 파일 내 오프셋으로 참조한다. 오프셋은 pack 파일 내 절대 위치이므로, SHA 조회 없이 바로 base를 찾을 수 있어 더 효율적이다. git gc가 기본으로 생성하는 방식이다.

REF_DELTA: base 오브젝트를 SHA로 참조한다. 다른 pack 파일이나 loose 오브젝트를 base로 사용할 수 있어 유연하지만, SHA 조회 비용이 있다. git bundle이나 얕은 복제(shallow clone)에서 주로 사용된다.

# OFS_DELTA 사용 여부 확인 (기본: true)
git config pack.allowOfsDelta
# true

# REF_DELTA만 사용하도록 강제 (비권장, 테스트용)
git config pack.allowOfsDelta false
git repack -adf

delta 체인 깊이

delta 오브젝트 자체가 다른 delta를 base로 삼을 수 있다. 이렇게 체인이 이어지면 depth가 깊어진다.

base (depth 0) → delta1 (depth 1) → delta2 (depth 2) → ...

depth가 깊을수록 저장 공간은 더 절약되지만, 오브젝트를 복원할 때 체인 전체를 따라가야 하므로 읽기 성능이 저하된다. pack.depth로 최대 체인 깊이를 설정한다.

# 기본값 확인 (보통 50)
git config pack.depth

# 더 깊은 압축 허용 (저장 공간 우선)
git config pack.depth 100

# 읽기 성능 우선 (압축률 낮아짐)
git config pack.depth 10

window: 비교 대상 오브젝트 수

delta를 만들 때 Git은 현재 오브젝트와 주변 N개의 오브젝트를 비교해 가장 효율적인 base를 찾는다. 이 N이 pack.window다.

# 기본값 (보통 10)
git config pack.window

# 더 넓은 비교 (압축률 높아지나 gc 시간 증가)
git config pack.window 20

# 메모리 제한 (기본 10 MiB)
git config pack.windowMemory 100m

verify-pack으로 delta 분석

# pack 내 오브젝트 목록과 delta 정보 출력
git verify-pack -v .git/objects/pack/pack-*.idx | head -30

# 출력 형식:
# <sha>  <type>  <원본크기>  <압축크기>  <오프셋>  [depth base-sha]
# depth와 base-sha가 있으면 delta 오브젝트

# 가장 큰 오브젝트 찾기
git verify-pack -v .git/objects/pack/pack-*.idx \
  | grep -v chain | sort -k3 -rn | head -10

# delta 통계 요약
git verify-pack -v .git/objects/pack/pack-*.idx | tail -3
# non delta: 800 objects in 50 chains
# chain length = 1: 200 objects
# chain length = 2: 50 objects

gc와 delta 압축

git gc는 loose 오브젝트를 pack으로 통합하면서 delta 압축을 적용한다. --aggressive 옵션을 주면 기존 pack도 풀어서 재압축한다.

# 일반 gc
git gc

# 더 강한 delta 최적화 (시간이 오래 걸림)
git gc --aggressive

# gc 없이 수동으로 delta 재압축
git repack -a -d -f --depth=50 --window=20

git repack의 -a는 모든 오브젝트를 하나의 pack으로, -d는 이전 pack 파일 삭제, -f는 기존 pack도 재처리한다.

큰 바이너리 파일의 한계

delta 압축은 텍스트·소스코드에 매우 효과적이다. 하지만 JPEG, ZIP, MP4 같은 바이너리는 이미 자체 압축이 되어 있어 작은 변경도 전체 바이트를 바꾸기 때문에 COPY 명령을 거의 쓸 수 없다.

결과적으로 바이너리 파일은 버전마다 거의 전체 크기로 저장된다. 대용량 바이너리를 Git으로 관리하면 저장소가 빠르게 비대해지는 이유다. 이를 해결하기 위해 Git LFS(Large File Storage)를 사용한다.

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지난 글: Git Packfile 내부 구조: 헤더·인덱스·델타 압축

다음 글: Git Index 파일: 스테이징 영역의 실체

읽어주셔서 감사합니다. 😊