mount – 使用LUKS创建按需增长的加密卷

我正在尝试使用 Linux创建一个加密的,不断增长的文件系统.我熟悉LUKS和cryptsetup.

我可以创建一个空文件：

fallocate -l 512M /root/image

我可以在上面创建一个LUKS容器：

cryptsetup -y luksFormat /root/image

然后“打开”它：

cryptsetup luksOpen /root/image luksvolume

此时,我可以在其上创建一个文件系统：

mkfs.ext4 -j /dev/mapper/luksvolume

这一切都很好,花花公子.但是,它没有涉及问题的“按需增长”部分.

我们的想法是,在加密文件系统上复制2Gb文件将“扩展”图像,使其足以容纳文件.

它甚至可以吗？

解决方法

是!看起来这是可能的.让我们来看看它是如何实现的.

最初,我正在调查Thin Provisioning,这是一种在虚拟化场景中节省存储空间的着名技术.不幸的是,在常见的Linux用例中,它似乎仅在LVM中可用.由于这看起来有点超出了你的问题的范围,我搜索了其他的东西.

我调查的第二个概念是Sparse File.这完全适合你的问题而且……我最初的疑问是：“好的.我可以创建一个稀疏文件.但是当我将它初始化为LUKS容器时会发生什么？这样的初始化会分配吗？所有可用空间？如果没有,当我在这样的容器中初始化文件系统时会发生什么？mkfs.ext4是否会分配所有可用空间？“.由于我没有回答,我决定尝试.那么,让我们看看发生了什么.

让我们从我当前的系统开始,我在/ repository文件系统中只有3.3G的可用空间：

root@iMac-Chiara:~# df -h /repository
File system     Dim. Usati Dispon. Uso% Montato su
/dev/sda3       275G  258G    3,3G  99% /repository

让我们在这样的文件系统中创建一个10G稀疏文件,其中包括：

root@iMac-Chiara:~# dd of=/repository/file_container.img bs=1G count=0 seek=10
0+0 record dentro
0+0 record fuori
0 byte (0 B) copiati,000119606 s,0 kB/s

让我们验证一下…它真的是一个稀疏文件：

root@iMac-Chiara:~# ls -lh /repository/file_container.img 
-rw-r--r-- 1 root root 10G dic 12 19:48 /repository/file_container.img

好.所以我们在一个以前有3.3G可用空间的文件系统中有一个10G文件.我还有多少自由空间？

root@iMac-Chiara:~# df -h /repository
File system     Dim. Usati Dispon. Uso% Montato su
/dev/sda3       275G  258G    3,3G  99% /repository

还是3.3G.尼斯.稀疏文件真的是……稀疏文件;-)让我们先行一步,在这样一个10G文件中创建一个LUKS容器……让我们看看我们是否用完了空间：

root@iMac-Chiara:~# losetup /dev/loop0 /repository/file_container.img
 root@iMac-Chiara:~# cryptsetup -y luksFormat /dev/loop0

 WARNING!
 ========
 Ciò sovrascriverà i dati in /dev/loop0 in modo irreversibile.

 Are you sure? (Type uppercase yes): YES
 Inserire la passphrase LUKS: 
 Verify passphrase: 
 root@iMac-Chiara:~# cryptsetup luksOpen /dev/loop0 secretfs
 Inserire la passphrase per /dev/loop0: 
 root@iMac-Chiara:~#

所以现在我在我的10G稀疏文件之上定义了一个打开的机密容器,该文件存储在只有3.3G可用空间的文件系统中.

我还有多少自由空间？

root@iMac-Chiara:~# df -h /repository
 File system     Dim. Usati Dispon. Uso% Montato su
 /dev/sda3       275G  258G    3,3G  99% /repository

精彩！仍然是3.3GB.我们加密的容器大多没有空间！

让我们检查一切是否正常,或者我们的设置是否有些奇怪：

root@iMac-Chiara:~# cryptsetup status secretfs
/dev/mapper/secretfs is active.
  type:    LUKS1
  cipher:  aes-cbc-essiv:sha256
  keysize: 256 bits
  device:  /dev/loop0
  loop:    /repository/file_container.img
  offset:  4096 sectors
  size:    20967424 sectors
  mode:    read/write

一切似乎都好,所以让我们开始使用这样的容器来存储东西.让我们首先在其中创建一个EXT4文件系统：

root@iMac-Chiara:~# mkfs.ext4 /dev/mapper/secretfs 
mke2fs 1.42.5 (29-Jul-2012)
Etichetta del filesystem=
OS type: Linux
Dimensione blocco=4096 (log=2)
Dimensione frammento=4096 (log=2)
Stride=0 blocks,Stripe width=0 blocks
655360 inodes,2620928 blocks
131046 blocks (5.00%) reserved for the super user
Primo blocco dati=0
Maximum filesystem blocks=2684354560
80 gruppi di blocchi
32768 blocchi per gruppo,32768 frammenti per gruppo
8192 inode per gruppo
Backup del superblocco salvati nei blocchi: 
    32768,98304,163840,229376,294912,819200,884736,1605632

Allocating group tables: fatto                           
Scrittura delle tavole degli inode: fatto                           
Creating journal (32768 blocks): fatto
Scrittura delle informazioni dei superblocchi e dell'accounting del filesystem: fatto

root@iMac-Chiara:~#

看起来它很有效,因为没有“空间不足”的轨迹.让我们检查：

root@iMac-Chiara:~# df -h /repository
File system     Dim. Usati Dispon. Uso% Montato su
/dev/sda3       275G  258G    3,2G  99% /repository

嗯….所以发生了什么事.我们失去了100M的空间,但……这是一种预期的行为：创建EXT4文件系统DO需要编写大量元数据.因此创建过程使用了一些空间是正常的.

它是一个“工作”的EXT4文件系统吗？

root@iMac-Chiara:~# tune2fs -l /dev/mapper/secretfs
tune2fs 1.42.5 (29-Jul-2012)
Filesystem volume name:   <none>
Last mounted on:          <not available>
Filesystem UUID:          e63321c3-cee7-478d-a6af-cbdcaf1be1f7
Filesystem magic number:  0xEF53
Filesystem revision #:    1 (dynamic)
Filesystem features:      has_journal ext_attr resize_inode dir_index filetype extent flex_bg sparse_super large_file huge_file uninit_bg dir_nlink extra_isize
Filesystem flags:         signed_directory_hash 
Default mount options:    user_xattr acl
Filesystem state:         clean
Errors behavior:          Continue
Filesystem OS type:       Linux
Inode count:              655360
Block count:              2620928
Reserved block count:     131046
Free blocks:              2541265
Free inodes:              655349
First block:              0
Block size:               4096
Fragment size:            4096
Reserved GDT blocks:      639
Blocks per group:         32768
Fragments per group:      32768
Inodes per group:         8192
Inode blocks per group:   512
Flex block group size:    16
Filesystem created:       Sat Dec 12 19:58:05 2015
Last mount time:          n/a
Last write time:          Sat Dec 12 19:58:05 2015
Mount count:              0
Maximum mount count:      -1
Last checked:             Sat Dec 12 19:58:05 2015
Check interval:           0 (<none>)
Lifetime writes:          131 MB
Reserved blocks uid:      0 (user root)
Reserved blocks gid:      0 (group root)
First inode:              11
Inode size:           256
Required extra isize:     28
Desired extra isize:      28
Journal inode:            8
Default directory hash:   half_md4
Directory Hash Seed:      c8b3bf1b-9f05-4267-85d3-2ecfdbaa6dc3
Journal backup:           inode blocks

是!看起来不错.

所以现在我们有一个EXT4文件系统写在一个打开的LUKS容器中,该容器定义在存储在3.3G文件系统中的10G稀疏文件之上.

通过“按需”分配空间,让我们看看一切是否正常.

让我们首先将500M的伪数据写入加密的FS

root@iMac-Chiara:~# mkdir /mnt/temp
root@iMac-Chiara:~# mount /dev/mapper/secretfs /mnt/temp
root@iMac-Chiara:~# dd if=/dev/zero of=/mnt/temp/random_data.bin bs=1M count=512
512+0 record dentro
512+0 record fuori
536870912 byte (537 MB) copiati,2,35214 s,228 MB/s
root@iMac-Chiara:~#

我们是否成功创建了该文件？

root@iMac-Chiara:~# ls -lh /mnt/temp/random_data.bin 
-rw-r--r-- 1 root root 512M dic 12 20:09 /mnt/temp/random_data.bin

看起来如此.

我们真正的文件系统发生了什么？

root@iMac-Chiara:~# df -h /repository
File system     Dim. Usati Dispon. Uso% Montato su
/dev/sda3       275G  259G    2,5G 100% /repository

UAU！我们“失去”超过500M.这很好,BTW,因为物理空间真的按需分配！

让我们存储另一个2GB的文件：

root@iMac-Chiara:~# dd if=/dev/zero of=/mnt/temp/another_random_data.bin bs=1G count=2
2+0 record dentro
2+0 record fuori
2147483648 byte (2,1 GB) copiati,25,6539 s,83,7 MB/s
root@iMac-Chiara:~#

发生了什么？

root@iMac-Chiara:~# ls -arlh /mnt/temp
totale 2,6G
-rw-r--r-- 1 root root 512M dic 12 20:09 random_data.bin
drwx------ 2 root root  16K dic 12 19:58 lost+found
-rw-r--r-- 1 root root 2,0G dic 12 20:13 another_random_data.bin
drwxr-xr-x 8 root root 4,0K mag 29  2015 ..
drwxr-xr-x 3 root root 4,0K dic 12 20:12 .
root@iMac-Chiara:~# df -h /repository
File system     Dim. Usati Dispon. Uso% Montato su
/dev/sda3       275G  261G    484M 100% /repository
root@iMac-Chiara:~#

非常好.如果删除文件会怎么样？

root@iMac-Chiara:~# rm /mnt/temp/random_data.bin 
root@iMac-Chiara:~# sync
root@iMac-Chiara:~# ls -arlh /mnt/temp
totale 2,1G
drwx------ 2 root root  16K dic 12 19:58 lost+found
-rw-r--r-- 1 root root 2,0K dic 12 20:14 .
root@iMac-Chiara:~# df -h /repository
File system     Dim. Usati Dispon. Uso% Montato su
/dev/sda3       275G  261G    484M 100% /repository
root@iMac-Chiara:~#

正如预期的那样,对于稀疏文件,行为与精简配置完全相同：一旦分配,在删除文件时无法声明存储空间.但总的来说,这是可以的.不是吗？

所以在这一点上,你的问题的答案应该是完整的.对？

加成：

让我们看看当下划线存储空间变满时会发生什么：

root@iMac-Chiara:~# dd if=/dev/zero of=/mnt/temp/a_third_random_data.bin bs=1G count=2
2+0 record dentro
2+0 record fuori
2147483648 byte (2,26,7142 s,80,4 MB/s
root@iMac-Chiara:~#

什么？它看起来像是成功了！这怎么可能？让我们检查！

root@iMac-Chiara:~# ls -arlh /mnt/temp
totale 4,0G dic 12 20:17 a_third_random_data.bin
-rw-r--r-- 1 root root 2,0K dic 12 20:17 .
root@iMac-Chiara:~#

嗯……看起来不错.我们确定吗？

root@iMac-Chiara:~# df /repository
File system    1K-blocchi     Usati Disponib. Uso% Montato su
/dev/sda3       288110208 275070448         0 100% /repository

我们已经没空了！没有任何错误！

即使调查真正发生的事情也很好……我将把这个留给你对其他ServerFault成员的好奇心和/或故障排除技巧;-)

玩得开心！

顺便说一句：我已经测试了以上所有内容,这里：

root@iMac-Chiara:~# cat /etc/lsb-release 
DISTRIB_ID=Ubuntu
DISTRIB_RELEASE=13.04
DISTRIB_CODENAME=raring
DISTRIB_DESCRIPTION="Ubuntu 13.04"
root@iMac-Chiara:~# uname -r
3.8.0-31-generic
root@iMac-Chiara:~# dpkg -l cryptsetup-bin
[...]
ii  cryptsetup-bin             2:1.4.3-4ubuntu2   amd64              disk encryption support - command line tools
root@iMac-Chiara:~#

mount – 使用LUKS创建按需增长的加密卷

解决方法

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