การสร้างโวลุ่มการเข้ารหัสที่เติบโตตามความต้องการด้วย LUKS


13

ฉันกำลังพยายามสร้างระบบไฟล์ที่เข้ารหัสและเติบโตตามต้องการด้วย Linux ฉันคุ้นเคยกับ LUKS และ cryptsetup

ฉันสามารถสร้างไฟล์เปล่า:

fallocate -l 512M /root/image

ฉันสามารถสร้างคอนเทนเนอร์ของ LUKS ได้:

cryptsetup -y luksFormat /root/image

จากนั้น "เปิด" มัน:

cryptsetup luksOpen /root/image luksvolume

ณ จุดนี้ฉันสามารถสร้างระบบไฟล์ได้ที่:

mkfs.ext4 -j /dev/mapper/luksvolume

ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ดีและสวยงาม อย่างไรก็ตามไม่ได้ตอบคำถามในส่วน "เติบโตตามความต้องการ"

แนวคิดคือการคัดลอกไฟล์ 2Gb บนระบบไฟล์ที่เข้ารหัสจะ "ขยาย" รูปภาพเพื่อให้มีขนาดใหญ่พอที่จะเก็บไฟล์

เป็นไปได้ไหมที่จะทำ?


ทำไมไม่ทำให้ระบบไฟล์มีขนาดที่ถูกต้องตั้งแต่แรกและคุณกำลังพยายามแก้ไขปัญหาอะไรอยู่?
Matthew Ife

3
บางครั้งคุณไม่ทราบว่าคุณต้องการระบบไฟล์มากขนาดไหน ปัญหาคือการมีหนึ่งไฟล์ในระบบไฟล์ที่เข้ารหัสและความสามารถในการเพิ่มพนักงานไปโดยไม่ต้อง 1) กังวลเกี่ยวกับพื้นที่หมด 2) มีตันพื้นที่ว่างที่ไม่ได้ใช้ นอกจากนี้ความสามารถในการคัดลอกไฟล์ที่เข้ารหัสหนึ่งไฟล์ไปที่อื่นและทำการติดตั้งใหม่
Merc

คำตอบ:


21

ใช่ ดูเหมือนว่าเป็นไปได้ ลองตรวจสอบว่ามันสามารถทำได้ โปรดทราบว่าสิ่งนี้ไม่ได้สร้างระบบไฟล์ที่เติบโตตามความต้องการจริงเมื่อระบบไฟล์มีขนาดใหญ่ที่สุดของไฟล์แบบเบาบางมันจะรายงานข้อผิดพลาด 'out of space' หากมีข้อมูลเพิ่มเติมที่ต้องเขียน

ตอนแรกฉันกำลังตรวจสอบThin Provisioningซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่รู้จักกันดีเพื่อประหยัดพื้นที่เก็บข้อมูลในสถานการณ์จำลองเสมือนจริง น่าเสียดายที่ในกรณีการใช้งานทั่วไปของ Linux ดูเหมือนว่าจะใช้ได้เฉพาะกับLVMเท่านั้น เนื่องจากดูเหมือนว่าจะอยู่นอกขอบเขตของคำถามของคุณฉันจึงค้นหาอย่างอื่น

แนวคิดที่สองผมตรวจสอบเป็นเบาบางไฟล์ ตรงกับคำถามของคุณและ ... ข้อสงสัยเริ่มแรกของฉันคือ: " ตกลงฉันสามารถสร้างไฟล์ Sparse แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อฉันเริ่มต้นเป็นคอนเทนเนอร์ LUKS การเริ่มต้นดังกล่าวจะจัดสรรพื้นที่ว่างทั้งหมดหรือไม่ถ้าไม่ จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อฉันจะเริ่มต้นระบบไฟล์ในคอนเทนเนอร์เช่นนั้นจะmkfs.ext4จัดสรรพื้นที่ว่างทั้งหมดหรือไม่ ". เนื่องจากฉันไม่มีคำตอบฉันจึงตัดสินใจลอง ดังนั้นเรามาดูกันว่าเกิดอะไรขึ้น

เริ่มจากระบบปัจจุบันของฉันที่ฉันมีเนื้อที่ว่างเพียง3.3Gภายใน/repositoryระบบไฟล์:

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

มาสร้างไฟล์10Gแบบกระจัดกระจายในระบบไฟล์ด้วย:

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, 0,000119606 s, 0,0 kB/s

และลองตรวจสอบว่า ... มันเป็นไฟล์หร็อมแหร็ม:

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

ตกลง. ดังนั้นเราจึงมีไฟล์10Gในระบบไฟล์ที่ก่อนหน้านี้มีพื้นที่ว่าง 3.3G ฉันมีพื้นที่ว่างเท่าใด

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

ยัง 3.3G ดี Sparse-file นั้นจริงๆ ... sparse-file ;-) ก้าวไปข้างหน้าด้วยการสร้าง LUKS container ภายในไฟล์ 10G และ ... ลองดูว่าเราไม่มีที่ว่างหรือเปล่า:

 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:~#

ดังนั้นตอนนี้ฉันมีsecretsคอนเทนเนอร์เปิดที่กำหนดไว้ด้านบนของไฟล์ 10G ที่กระจัดกระจายของฉันเก็บไว้ในระบบไฟล์ที่มีพื้นที่ว่างเพียง 3.3G

ฉันมีพื้นที่ว่างเท่าใด

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

ยอดเยี่ยม! ยังคง 3.3GB ภาชนะที่เข้ารหัสของเราส่วนใหญ่ไม่มีที่ว่าง!

ตรวจสอบว่าทุกอย่างเรียบร้อยดีหรือมีสิ่งแปลก ๆ ในการตั้งค่าของเรา:

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

ดูเหมือนว่าทุกอย่างตกลงดังนั้นเรามาเริ่มใช้คอนเทนเนอร์เพื่อเก็บของ เริ่มต้นด้วยการสร้างระบบไฟล์ EXT4 ไว้ข้างใน:

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:~#

ดูเหมือนว่าจะทำงานได้ดีเนื่องจากไม่มี "นอกพื้นที่" ตรวจสอบกัน:

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

อืม .... มีอะไรเกิดขึ้น เราสูญเสียสิ่งที่ต้องการ 100M ของพื้นที่ แต่ .... มันเป็นพฤติกรรมที่คาดหวัง: การสร้าง Ext4 ระบบแฟ้มDOต้องเขียนจำนวนมากข้อมูลเมตา ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่กระบวนการสร้างจะใช้พื้นที่บางส่วน

มันเป็นระบบไฟล์ EXT4 ที่ใช้งานได้หรือไม่?

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

ใช่ มันดูโอเค

ดังนั้นตอนนี้เรามีระบบไฟล์ EXT4 ที่เขียนไว้ในคอนเทนเนอร์ LUKS ที่เปิดซึ่งกำหนดไว้ด้านบนของไฟล์ 10G ที่กระจายอยู่ในระบบไฟล์ 3.3G

ลองดูว่าทุกอย่างทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่โดยการจัดสรรพื้นที่ "ตามต้องการ"

เริ่มต้นด้วยการเขียนข้อมูลจำลอง 500M ไปยัง FS ที่เข้ารหัส

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:~#

เราประสบความสำเร็จในการสร้างไฟล์หรือไม่?

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

มันดูเป็นอย่างนั้น

เกิดอะไรขึ้นกับระบบไฟล์จริงของเรา

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

Uau! เรา "หลงทาง" เกินกว่า 500 ล้าน sligthly เป็นสิ่งที่ดี BTW เนื่องจากมีการจัดสรรพื้นที่ตามความต้องการจริง ๆ !

ลองเก็บอีกไฟล์ 2GB:

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:~#

เกิดอะไรขึ้น?

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:~#

ดีจริงๆ. จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราลบไฟล์

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 2,0G 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 20:14 .
root@iMac-Chiara:~# df -h /repository
File system     Dim. Usati Dispon. Uso% Montato su
/dev/sda3       275G  261G    484M 100% /repository
root@iMac-Chiara:~#

ตามที่คาดไว้ด้วยการกระจายไฟล์พฤติกรรมจะเหมือนกับการจัดเตรียมแบบ thin: เมื่อจัดสรรแล้วพื้นที่เก็บข้อมูลจะไม่สามารถอ้างสิทธิ์คืนได้เมื่อไฟล์ถูกลบ แต่โดยทั่วไปแล้วมันก็โอเค ไม่ใช่เหรอ

ดังนั้น ณ จุดนี้คำตอบสำหรับคำถามของคุณควรจะเสร็จสมบูรณ์ ขวา?


ส่วนที่เพิ่มเข้าไป:

มาดูกันว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อที่เก็บข้อมูลที่ขีดเส้นใต้เต็มแล้ว:

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 (2,1 GB) copiati, 26,7142 s, 80,4 MB/s
root@iMac-Chiara:~#

อะไร? ดูเหมือนว่ามันจะสำเร็จ! สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างไร ตรวจสอบกัน!

root@iMac-Chiara:~# ls -arlh /mnt/temp
totale 4,1G
drwx------ 2 root root  16K dic 12 19:58 lost+found
-rw-r--r-- 1 root root 2,0G dic 12 20:17 a_third_random_data.bin
-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 20:17 .
root@iMac-Chiara:~#

อืม ... มันดูโอเคนะ เราแน่ใจเหรอ

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

เราหมดพื้นที่แล้ว! ไม่มีข้อผิดพลาดใด ๆ !

แม้ว่ามันจะเป็นการดีที่จะตรวจสอบสิ่งที่เกิดขึ้นจริง ... ฉันจะปล่อยให้ความอยากรู้และ / หรือทักษะการแก้ไขปัญหาของสมาชิก ServerFault อื่น ๆ ;-)

มีความสุข!


BTW: ฉันได้ทดสอบทั้งหมดข้างต้นแล้วที่นี่:

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:~#

ฉันสังเกตเห็นว่าคุณจะต้องรูทเพื่อให้คำสั่งเหล่านั้นทำงานได้ เป็นกรณีเสมอสำหรับไฟล์หร็อมแหร็ม?
Merc

ไม่ล่ะขอบคุณ. พวกเขาควรทำงานเป็นผู้ใช้ปกติเช่นกันได้รับสิทธิ์ในการเขียนที่เหมาะสมในโฟลเดอร์หลัก
Damiano Verzulli

ขอบคุณสำหรับคำตอบที่ยอดเยี่ยมนี้ ทำให้ฉันมีคำถามและความกังวล กังวล: การแกล้งทำเป็นเขียนไฟล์ 2GB ไฟล์ที่สองเมื่อไม่มีที่ว่างจริงๆ? ปัญหา ... เกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณพยายามอ่านกลับ (ด้วย sha1sum หรืออะไรบางอย่าง) คำถาม: มีวิธีการสำรองไฟล์ sparse ผ่านเครือข่ายที่ทำให้มันกระจาย (เช่นคัดลอกเฉพาะส่วนที่ใช้) หรือไม่
Thilo

ฉันถูกล่อลวงให้สอบสวนเพิ่มเติม แต่ .... น่าเสียดายที่ฉันสั้นตรงเวลาและแน่นอนมันเป็นพื้นที่ที่แน่นอนสำหรับคำถาม SF อื่น อย่างไรก็ตามมันสามารถหลีกเลี่ยงได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องจองพื้นที่เก็บข้อมูลโดยรวมของคุณมากเกินไป: ฉันหมายถึงคุณสามารถสร้างไฟล์แบบเบาบางได้ แต่ ... ไม่ใช่เหรอ หากคุณกำลังค้นหาวิธีแก้ปัญหา "การจองมากกว่าจำนวนที่มี" .... มากกว่าที่ควรจะมีการตรวจสอบ (LVM?)
Damiano Verzulli

@Thilo ฉันยังสงสัยว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณพยายามอ่านไฟล์ที่ล้นอย่างเงียบ ๆ rsyncมี--sparseตัวเลือกที่ควรสร้างไฟล์กระจัดกระจายบนดิสก์ปลายทาง
localhost
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.