Dateisystem montieren

Das Dateisystem verwaltet eine Hierarchie von Verzeichnissen und Dateien sowie deren Metadaten (Name, Eigentümer, Zugriffsrechte, Zeitstempel) und bildet die Operationen Erzeugen, Schreiben, Lesen und Löschen auf das zu Grunde liegende Blockgerät ab.

Tabelle

Unix ordnet Dateisysteme in einer globalen Baumstruktur an. Eine besondere Bedeutung kommt dem Wurzeldateisystem zu, welches beim Systemstart an den Pfad / montiert wird. Die Dateisystemtabelle legt fest, welche Partition wo im Verzeichnisbaum montiert wird.

/etc/fstab
# What      Where       Type    Options        Dump    Pass
/dev/sda1   /boot/efi   vfat    umask=0077     0       0
/dev/sda2   /           ext4    noatime        0       0
/dev/sda3   none        swap    sw             0       0

Sicherung mit dump (obsolet, immer 0)

Konsistenzprüfung mit fsck:

0 = keine Prüfung,
1 = hohe Prioriät,
2 = geringe Priorität

Hierarchie

Grundsätzlich lassen sich die gespeicherten Dateien zwischen Benutzer- und Anwendungsdaten trennen und ob es sich im statische (nur lesbare) oder veränderliche (schreibbare) Daten handelt. Siehe auch hier(7).

Verzeichnisse in der Wurzel
Pfad	Typ	Beschreibung
boot		Bootloader
dev	devfs	Gerätedateien
etc		Konfigurationsdateien
home		Benutzerverzeichnisse
media		Einhängepunkt für mobile Datenträger
mnt		Einhängepunkt für temporäre Dateisysteme
opt		Reserviert für Programme von Drittanbietern
proc	procfs	Prozessinformationen
root		Benutzerverzeichnis des Administrators
run	tmpfs	Volatile Daten (PID-Dateien, Sockets)
srv		Reserviert für selbst administrierte Daten
sys	sysfs	Kernelstrukturen
tmp	tmpfs	Transiente Daten
usr		Statische Daten des Betriebssystems
var		Persistente Daten (Protokolle, Druckjobs)

Verzeichnisse überlagen

Durch das Überlagern mehrerer Verzeichnisse lassen sich eine oder mehrere nur lesbare Schichten und eine schreibare Schicht zu einer Gesamtansicht vereinigen. Container nutzen diese Technik, um ein veränderbares Dateisystem auf einer unveränderlichen Basis zu simulieren.

mount -t overlay -o lowerdir=Path,upperdir=Path,workdir=Path Target

lowerdir: Lesbares Verzeichnis mit alten Dateien, wird nicht verändert
upperdir: Schreibbares Verzeichnis für geänderte Dateien
workdir: Schreibbares Verzeichnis für gelöschte Dateien
target: Einhängepunkt für die Gesamtansicht

Ext4

Linux kann einzelne Verzeichnisse mit Hilfe von fscrypt verschlüsseln. Allerdgins muss man die Option beim Anlegen des Dateisystems oder nachträglich per tune2fs aktivieren. Das gleichnamige Hilfsprogramm legt globale Einstellungen in /etc/fscrypt.conf und gerätespezifische Schlüssel unter /.fscrypt ab.

apt install fscrypt libpam-fscrypt
tune2fs -O encrypt /dev/sda2
fscrypt setup
fscrypt setup /

Sobald das Dateisystem vorbereitet ist, kann jeder Benutzer verschlüsselte Verzeichnisse anlegen. Eine nachträgliche Verschlüsselung ist nicht vorgesehen.

mkdir           ~/private
fscrypt encrypt ~/private
fscrypt unlock  ~/private
fscrypt lock    ~/private

Um ein Benutzerverzeichnis vollständig zu verschlüsseln, muss man die Daten umkopieren. Das Modul pam_fscrypt.so entsperrt das Verzeichnis bei der Anmeldung, sperrt es wieder beim Abmelden und berücksichtigt auch Änderungen des Passworts.

mkdir           /home/tmp
chown     User /home/tmp
fscrypt encrypt /home/tmp --user User
cp -aT          /home/User /home/tmp
rm -r           /home/User
mv    /home/tmp /home/User

Btrfs

Btrfs gilt noch als experimentell und sollte daher nicht für produktive Zwecke eingesetzt werden. Dafür vereint es mit Subvolumen, Momentaufnahmen, Kompression und RAID die Fähigkeiten von mdadm und lvm2.

Btrfs Kommandos
Objekt	Kommando	Parameter	Beschreibung
	help	`Command`	Hilfe zu einem Kommando ausgeben
	version	`Command`	Hilfe zu einem Kommando ausgeben
Subvolumen
subvolume	list	`Path`	Subvolumen innerhalb eines Dateisystems auflisten
	create	`Path`	Neues Subvolumen anlegen
	delete	`Path` …	Subvolumen löschen
	snapshot	`Source` `Dest`	Momentaufnahme eines Subvolumens erstellen
	get-default	`Path`	Standardvolumen eines Dateisystems anzeigen
	set-default	`Id` `Path`	Standardvolumen ändern
	find-new	`Path` `Id`	Geänderten Dateien ab einer Generation auflisten
	show	`Path`	Metainformationen zu einem Subvolumen ausgeben
	sync	`Path` [`Id` …]	Löschvorgang abwarten
send		`Path` …	Subvolumen auf die Standardausgabe serialisieren
receive		`Path`	Subvolumen aus einer Serialisierung anlegen
Wartung
filesystem	df	`Path`	Informiert über den Speicherverbrauch
	show	[`Path`\|`Uuid`\|`Device`\|`Label`]	Gibt Metainformationen zu einem Dateisystem aus
	sync	`Path`	Erzwingt das Schreiben auf Festplatte
	defragment	`File`\|`Dir` …	Ordnet Blöcke fortlaufend an
	resize	[`DevId`:]`Size` `Path`	Ändert die Größe des Dateisystems
	label	[`Device`\|`Path`] [`Label`]	Zeigt an oder ändert den Namen eines Dateisystems
scrub	start	`Path`\|`Device`	Verifiziert Prüfsummen aller Dateien
	cancel	`Path`\|`Device`	Bricht die Prüfung ab
	resume	`Path`\|`Device`	Setzt eine abgebrochene Prüfung fort
	status	`Path`\|`Device`	Informiert über Fortschritt der Prüfung
check		`Device`	Prüft und repariert ein ausgehängtes Dateisystem
rescue	chunk-recover	`Device`	Repariert defekte Blöcke
	super-recover	`Device`	Repariert defekten Superblock
restore		`Device` `Path`	Restauriert Dateien in ein anderes Verzeichnis
Blockgerät
device	add	`Device` … `Path`	Fügt ein Blockgerät in einen Verbund ein
	delete	`Device` … `Path`	Entfernt ein Blockgerät aus einem Verbund
	scan	`Device` …	Sucht Btrfs-Dateisysteme auf Blockgeräten
	ready	`Device`	Prüft, ob ein Blockgerät bereit zum montieren ist
	stats	`Path`\|`Device`	Gibt Fehlerstatistiken aus
replace	start	`Device` `Target` `Path`	Repliziert Daten auf ein anderes Blockgerät
	cancel	`Path`	Bricht die Replizierung ab
	status	`Path`	Informiert über den Fortschritt der Replizierung
balance	start	`Path`	Verteilt Blöcke gleichmäßig auf Blockgeräte
	cancel	`Path`	Bricht die Umverteilung ab
	pause	`Path`	Pausiert eine laufende Umverteilung
	resume	`Path`	Setzt eine pausierte Umverteilung fort
	status	`Path`	Informiert über den Fortschritt der Umverteilung
Speicherplatz
quota	enable	`Path`	Aktiviert die Verwaltung von Speicherkontingenten
	disable	`Path`	Deaktiviert Speicherkontingente
	rescan	`Path`	Liest Metadaten neu ein
qgroup	assign	`Source` `Dest` `Path`	Weist eine Untergruppe zu
	remove	`Source` `Dest` `Path`	Entfernt eine Untergruppe
	create	`Qgroupid` `Path`	Erzeugt eine Gruppe
	destroy	`Qgroupid` `Path`	Löscht eine Gruppe
	show	`Path`	Gibt alle Gruppen aus
	limit	`Size` [`Qgroupid`] `Path`	Legt Größe einer Gruppe fest

Vergleich

Vergleich verbreiteter Dateisysteme
Jahr	Anbieter	Name	Max.	Größe	Änderbar	Moment- aufnahme	Verschlüs- selung	Dedupli- kation	Verbund
1993	Microsoft	NTFS	2⁶⁴	16 Exa	☑	☐	☑	☑	☑
1994	SGI	XFS	2⁶³	8 Exa	☐ wachsen	☐	☐	☐	☐
1996	Microsoft	FAT32	2⁴³	8 Tera	☐	☐	☐	☐	☐
2001	Sun	ZFS	2⁷⁸	256 Zetta	☑	☑	☑	☑	☑
2006	Linux	Ext4	2⁶⁰	1 Exa	☑	☐	☑	☐	☐
2007	Oracle	Btrfs	2⁶⁴	16 Exa	☑	☑	☐	☑	☑
2016	Apple	APFS	?	?	☑	☑	☑	☑	☑

Literatur

Arch Wiki: Fscrypt
Debian Wiki: Btrfs
Debian Forum: Btrfs

/dev/…	Physischer Gerätename
/dev/mapper/`Name`	Virtueller Gerätename
LABEL=`Name`	Etikett in den Metadaten des Dateisystems
UUID=`Uuid`	Identifikator des GPT-Eintrags
PARTLABEL=`Name`	Etikett im GPT-Eintrag

k	Kilobyte
m	Megabyte
g	Gigabyte
max	Maximal