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LVM: Logical Volumes (LV) in andere Volume Group (VG) verschieben und andere Arbeiten

Der folgende Text dient mir als Dokumentation. Ich halte darin fest, wie ich LVs von einer VG in eine andere VG verschiebe und die Partitionstabelle der Festplatte mit der Quell-VG bearbeite. Der Verschiebe-Vorgang setzt sich dabei aus den zwei Vorgängen Kopieren und Löschen zusammen.

Der Text mag euch unterhalten und ggf. könnt ihr darauf zurückgreifen, wenn ihr ähnliche Arbeiten an euren Linux-Dateisystemen plant. Euch erwartet jedoch kein Tutorial, das in einzelne Themen oder Programme einführt. Falls ihr von hieran weiterlest, wünsche ich euch viel Spaß mit dem Text.

Ausgangslage

Es geht um meinen Desktop-PC. Dieser besitzt neben einer Geschichte auch einige Altlasten. Nun ist mir meine /boot-Partition zu klein. Da der Platz hinter der Partition jedoch von einer LUKS-verschlüsselten Partition mit LVM belegt ist, muss ich hier erst Platz schaffen, um die /boot-Partition vergrößern zu können.

Folgender Code-Block gibt einen Überblick über die Block-Geräte meines PCs, die darauf befindlichen Partitionen sowie deren Einhängepunkte in /etc/fstab und /etc/crypttab. Identifizierende Merkmale wie UUIDs wurden gekürzt, verändert oder Platzhalter an ihrer Stelle verwendet.

$ lsblk
NAME                          MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
sda                             8:0    0 931,5G  0 disk  
└─sdb_crypt                   253:4    0 931,5G  0 crypt 
  └─tower--pc--vg2-lv--images 253:5    0   360G  0 lvm   /var/lib/libvirt/images
sdb                             8:16   0 238,5G  0 disk  
├─sdb1                          8:17   0   243M  0 part  /boot
├─sdb2                          8:18   0     1K  0 part  
└─sdb5                          8:21   0 238,2G  0 part  
  └─sda5_crypt                253:0    0 238,2G  0 crypt 
    ├─tower--pc--vg-root      253:1    0  27,9G  0 lvm   /
    ├─tower--pc--vg-swap_1    253:2    0     4G  0 lvm   [SWAP]
    └─tower--pc--vg-home      253:3    0 204,3G  0 lvm   /home
sr0

$ cat /etc/fstab
# /etc/fstab: static file system information.
#
# Use 'blkid' to print the universally unique identifier for a
# device; this may be used with UUID= as a more robust way to name devices
# that works even if disks are added and removed. See fstab(5).
#
# <file system> <mount point>   <type>  <options>       <dump>  <pass>
/dev/mapper/tower--pc--vg-root /               ext4    errors=remount-ro 0       1
# /boot was on /dev/sda1 during installation
UUID=a3809eb1-fc3d191e2ae9 /boot           ext2    defaults        0       2
/dev/mapper/tower--pc--vg-home /home           ext4    defaults        0       2
/dev/mapper/tower--pc--vg-swap_1 none            swap    sw              0       0
/dev/sr0        /media/cdrom0   udf,iso9660 user,noauto     0       0

# 1 TB SSD SANDisk
/dev/mapper/tower--pc--vg2-lv--images	/var/lib/libvirt/images	ext4	defaults	0	0

$ cat /etc/crypttab 
sda5_crypt UUID=07f0d6c5-257591190166 none luks,discard
sdb_crypt UUID="e605980c-307daf28b717" none luks,discard

$ sudo blkid
/dev/sdb1: UUID="a3809eb1-fc3d191e2ae9" BLOCK_SIZE="1024" TYPE="ext2" PARTUUID="6ee39e6a-01"
/dev/sdb5: UUID="07f0d6c5-257591190166" TYPE="crypto_LUKS" PARTUUID="6ee39e6a-05"
/dev/sda: UUID="e605980c-307daf28b717" TYPE="crypto_LUKS"
/dev/mapper/sda5_crypt: UUID="AZKTuQ-rVeB5S" TYPE="LVM2_member"
/dev/mapper/tower--pc--vg-root: UUID="be0ff8fd-7aee7ce75f3b" BLOCK_SIZE="4096" TYPE="ext4"
/dev/mapper/tower--pc--vg-swap_1: UUID="90823267-b6828aeca9b9" TYPE="swap"
/dev/mapper/tower--pc--vg-home: UUID="d410241d-04214b690522" BLOCK_SIZE="4096" TYPE="ext4"
/dev/mapper/sdb_crypt: UUID="Ff4Lt0-RKJrGd" TYPE="LVM2_member"
/dev/mapper/tower--pc--vg2-lv--images: UUID="3af3b461-cdd7b2bc9710" BLOCK_SIZE="4096" TYPE="ext4"

Ziel

Mein Ziel ist, die /boot-Partition auf 2 GB zu vergrößern, ohne das System neuinstallieren zu müssen oder die Daten in den vorhandenen Partitionen zu verlieren.

Mögliche Vorgehensweisen

Bei meiner Internet-Recherche bin ich auf folgende Lösungsmöglichkeiten gestoßen:

Wenn man diese Diskussionen und den Wiki-Artikel liest, erkennt man, dass es mehrere Wege zum Ziel gibt. Ich habe mich für folgendes Vorgehen entschieden, da es auf mich den Eindruck macht, unkompliziert zu sein und nur ein geringes Risiko für Datenverlust birgt:

  1. Datensicherung
  2. LUKS-Devices umbenennen
  3. LV und Dateisystem der /home-Partition verkleinern
  4. Neue LVs in zweiter VG erstellen
  5. Partitionen mit partclone kopieren
  6. Grub Neukonfigurieren (2x)

Schritt 1: Datensicherung durchführen

Bevor ich irgendwelche Änderungen an der Partitionstabelle von /dev/sdb durchführe, erstelle ich eine Datensicherung. Dazu verwende ich die freie Software Clonezilla, um die Partitionen von /dev/sdb in eine Image-Datei auf einer externen Festplatte zu sichern.

Das Programm ist einfach in der Bedienung und ermöglicht mir im Fehlerfall, die Partitionen der zu bearbeitenden Festplatte wiederherzustellen.

Schritt 2: LUKS-Devices umbenennen

Im IST-Zustand befindet sich das LUKS-Device sdb_crypt auf dem Gerät /dev/sda, während sich sda5_crypt auf dev/sdb5 befindet. Dies ist unschön und lässt sich wie folgt ändern:

root:~# dmsetup rename sda5_crypt sd_temp
root:~# dmsetup rename sdb_crypt sda5_crypt
root:~# dmsetup rename sd_temp sdb_crypt

Nun wird die Datei /etc/crypttab entsprechend angepasst (vgl. mit IST-Zustand):

root:~# cat /etc/crypttab 
sdb_crypt UUID=07f0d6c5-257591190166 none luks,discard
sda5_crypt UUID="e605980c-307daf28b717" none luks,discard

Damit die Partitionen beim Start des Rechners korrekt entschlüsselt und eingebunden werden, wird abschließend initramfs aktualisiert:

root:~# update-initramfs -u -k all
update-initramfs: Generating /boot/initrd.img-5.10.0-15-amd64
update-initramfs: Generating /boot/initrd.img-5.10.0-13-amd64

Nach einem Neustart ergibt sich das gewünschte Bild:

$ lsblk
NAME                          MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
sda                             8:0    0 931,5G  0 disk  
└─sda5_crypt                  253:4    0 931,5G  0 crypt 
  └─tower--pc--vg2-lv--images 253:5    0   360G  0 lvm   /var/lib/libvirt/images
sdb                             8:16   0 238,5G  0 disk  
├─sdb1                          8:17   0   243M  0 part  /boot
├─sdb2                          8:18   0     1K  0 part  
└─sdb5                          8:21   0 238,2G  0 part  
  └─sdb_crypt                 253:0    0 238,2G  0 crypt 
    ├─tower--pc--vg-root      253:1    0  27,9G  0 lvm   /
    ├─tower--pc--vg-swap_1    253:2    0     4G  0 lvm   [SWAP]
    └─tower--pc--vg-home      253:3    0 204,3G  0 lvm   /home

Schritt 3: LV und Dateisystem der /home-Partition verkleinern

Meine /home-Partition ist mir mit 204 GB etwas groß geraten. Daher möchte ich sie um 100 GB verkleinern. Um das Dateisystem verkleinern zu können, darf die Partition nicht eingehängt sein. Um die folgenden Schritte durchzuführen, nutze ich diesmal das Linux-System System Rescue. Dabei handelt es sich um ein Live-System, mit jeder Menge Werkzeugen, um einen (beschädigten) Rechner zu bearbeiten.

Der folgende Code-Block zeigt, wie zuerst das verschlüsselte LUKS-Device geöffnet und anschließend das LV der /home-Partition verkleinert wird. Der dabei verwendete Befehl führt die Verkleinerung des Dateisystems und des LV in einem Schritt aus:

# LUKS-Device öffnen
# cryptsetup open <device> <name> --type <device_type> see cryptsetup(8)

root@sysrescue ~]# cryptsetup open /dev/sda5 crypt_disk --type luks2
Enter passphrase for /dev/sda5: 
[root@sysrescue ~]# lsblk
NAME                       MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINTS
loop0                        7:0    0 647.7M  1 loop  /run/archiso/sfs/airootfs
sda                          8:0    0 238.5G  0 disk  
├─sda1                       8:1    0   243M  0 part  
├─sda2                       8:2    0     1K  0 part  
└─sda5                       8:5    0 238.2G  0 part  
  └─crypt_disk             254:0    0 238.2G  0 crypt 
    ├─tower--pc--vg-root   254:1    0  27.9G  0 lvm   
    ├─tower--pc--vg-swap_1 254:2    0     4G  0 lvm   
    └─tower--pc--vg-home   254:3    0 204.3G  0 lvm   
sdb                          8:16   0 931.5G  0 disk

# Dateisystem und LV in einem Schritt verkleinern
# Aufgrund der gewählten Größe dauert dieser Vorgang einige Minuten
# lvresize --size [+|-]Size[m|UNIT] --resizefs <lv name> see lvresize(8)

[root@sysrescue ~]# lvresize --size -100G --resizefs /dev/tower-pc-vg/home 
fsck from util-linux 2.38
/dev/mapper/tower--pc--vg-home: Inode 393223 extent tree (at level 1) could be narrower.  IGNORED.
/dev/mapper/tower--pc--vg-home: Inode 12847282 extent tree (at level 1) could be narrower.  IGNORED.
/dev/mapper/tower--pc--vg-home: 20959/13393920 files (1.2% non-contiguous), 14367863/53551104 blocks
resize2fs 1.46.5 (30-Dec-2021)
Resizing the filesystem on /dev/mapper/tower--pc--vg-home to 27336704 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/mapper/tower--pc--vg-home is now 27336704 (4k) blocks long.

  Size of logical volume tower-pc-vg/home changed from 204.28 GiB (52296 extents) to 104.28 GiB (26696 extents).
  Logical volume tower-pc-vg/home successfully resized.

[root@sysrescue ~]# lsblk
NAME                       MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINTS
loop0                        7:0    0 647.7M  1 loop  /run/archiso/sfs/airootfs
sda                          8:0    0 238.5G  0 disk  
├─sda1                       8:1    0   243M  0 part  
├─sda2                       8:2    0     1K  0 part  
└─sda5                       8:5    0 238.2G  0 part  
  └─crypt_disk             254:0    0 238.2G  0 crypt 
    ├─tower--pc--vg-root   254:1    0  27.9G  0 lvm   
    ├─tower--pc--vg-swap_1 254:2    0     4G  0 lvm   
    └─tower--pc--vg-home   254:3    0 104.3G  0 lvm   
sdb                          8:16   0 931.5G  0 disk

Zur Sicherheit führe ich noch eine Dateisystemüberprüfung aus:

[root@sysrescue ~]# fsck -t ext4 /dev/mapper/tower--pc--vg-home
fsck from util-linux 2.38
e2fsck 1.46.5 (30-Dec-2021)
/dev/mapper/tower--pc--vg-home: clean, 20959/6840320 files, 13956503/27336704 blocks

Da alles in Ordnung ist, fahre ich mit dem nächsten Schritt fort. Dazu nutze ich weiterhin die System Rescue Umgebung.

Schritt 4: LVs in zweiter VG erstellen

Da ich für die folgenden Vorgänge Zugriff auf die zweite VG benötige, öffne ich zuerst das LUKS-Device, in dem sich diese befindet:

[root@sysrescue ~]# cryptsetup open /dev/sdb crypt_disk2 --type luks2

Nun erstelle ich drei neue LVs, welche den Inhalt der existierenden LVs root, swap_1 und home aufnehmen sollen. Die Ziel-LVs müssen dazu mindestens gleich groß oder größer als die Quell-LVs sein. Um die erforderliche Größe zu ermitteln, lasse ich mir die Größe der Quell-LVs in Byte anzeigen. Ich wähle bewusst die Einheit Byte, da die Ausgabe bei größeren Einheiten auf zwei Nachkommastellen gerundet wird und ich mir keine Probleme durch die Rundung einhandeln möchte.

# Es werden nur die relevanten Informationen wiedergegeben
root:~# lvdisplay --unit b
LV Path                /dev/tower-pc-vg/root
LV Name                root
VG Name                tower-pc-vg
...
LV Size                29997662208 B
-----
LV Path                /dev/tower-pc-vg/swap_1
LV Name                swap_1
VG Name                tower-pc-vg
...
LV Size                4290772992 B
-----
LV Path                /dev/tower-pc-vg/home
LV Name                home
VG Name                tower-pc-vg
...
LV Size                111971139584 B

Mit diesen Informationen erstelle ich die neuen LVs in der zweiten VG:

:~# lvcreate --size 29997662208B /dev/tower-pc-vg2 --name root
  Logical volume "root" created.
:~# lvcreate --size 4290772992B /dev/tower-pc-vg2 --name swap_1
  Logical volume "swap_1" created.
:~# lvcreate --size 111971139584B /dev/tower-pc-vg2 --name home
  Logical volume "home" created.

Schritt 5: Partitionen mit partclone kopieren

Für diesen Schritt nutze ich die freie Anwendung Partclone. Da meine LVs weiterhin ausgehängt sind, muss ich mir um Schreib-Zugriffe anderer Prozesse während des Kopiervorgangs keine Sorgen machen:

# Manpage partclone(8)
# partclone.<fs_type> --dev-to-dev --source <Quelle> --output <Ziel>

[root@sysrescue ~]# partclone.ext4 --dev-to-dev --source /dev/tower-pc-vg/root --output /dev/tower-pc-vg2/root 
Partclone v0.3.20 http://partclone.org
Starting to back up device(/dev/tower-pc-vg/root) to device(/dev/tower-pc-vg2/root)
Elapsed: 00:00:01, Remaining: 00:00:00, Completed: 100.00%                      
Total Time: 00:00:01, 100.00% completed!
done!
File system:  EXTFS
Device size:   30.0 GB = 7323648 Blocks
Space in use:  20.8 GB = 5078551 Blocks
Free Space:     9.2 GB = 2245097 Blocks
Block size:   4096 Byte
Elapsed: 00:03:16, Remaining: 00:00:00, Completed: 100.00%, Rate:   6.37GB/min, 
current block:    7323648, total block:    7323648, Complete: 100.00%           
Total Time: 00:03:16, Ave. Rate:    6.4GB/min, 100.00% completed!
Syncing... OK!
Partclone successfully cloned the device (/dev/tower-pc-vg/root) to the device (/dev/tower-pc-vg2/root)
Cloned successfully.

[root@sysrescue ~]# partclone.ext4 --dev-to-dev --source /dev/tower-pc-vg/home --output /dev/tower-pc-vg2/home 
Partclone v0.3.20 http://partclone.org
Starting to back up device(/dev/tower-pc-vg/home) to device(/dev/tower-pc-vg2/home)
Elapsed: 00:00:01, Remaining: 00:00:00, Completed: 100.00%                      
Total Time: 00:00:01, 100.00% completed!
done!
File system:  EXTFS
Device size:  112.0 GB = 27336704 Blocks
Space in use:  57.2 GB = 13956503 Blocks
Free Space:    54.8 GB = 13380201 Blocks
Block size:   4096 Byte
Elapsed: 00:12:22, Remaining: 00:00:00, Completed: 100.00%, Rate:   4.62GB/min, 
current block:   27336704, total block:   27336704, Complete: 100.00%           
Total Time: 00:12:22, Ave. Rate:    4.6GB/min, 100.00% completed!
Syncing... OK!
Partclone successfully cloned the device (/dev/tower-pc-vg/home) to the device (/dev/tower-pc-vg2/home)
Cloned successfully.

Die SWAP-Partition enthält keine Daten, die kopiert werden müssen. Hier formatiere ich das neue LV einfach als SWAP-Partition:

[root@sysrescue ~]# mkswap /dev/tower-pc-vg2/swap_1
Setting up swapspace version 1, size = 4 GiB (4290768896 bytes)
no label, UUID=f9181521-a06da5b8ade5

Schritt 6: Grub neukonfigurieren (2x)

An diesem Punkt habe ich meinen Rechner normal gestartet, um zu überprüfen, dass er wie gewohnt hochfährt. Die gute Nachricht lautet: „Er ist wie gewohnt gestartet.“

Nun verfüge ich über ein Clonezilla-Image der ersten Festplatte, dessen Wiederherstellbarkeit ich noch nicht durch Restore validiert habe und über die Kopien meiner Partitionen in der zweiten VG. Starten tut mein Rechner jedoch immer noch von den altbekannten Partitionen, da ich der Grub-Konfiguration noch nicht mitgeteilt habe, dass ein Wurzeldateisystem aus einer anderen Partition zu verwenden ist.

Leider habe ich es versäumt, mir während der Nutzung der System-Rescue-Umgebung Notizen zu machen. Daher kann ich die verwendeten Befehle an dieser Stelle nur unvollständig wiedergeben. Es ist mir jedoch gelungen, vom Wurzeldateisystem in /dev/tower-pc-vg2/root zu starten. Dies sieht man z.B. in der Ausgabe von lsblk:

:~$ lsblk
NAME                          MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT
sda                             8:0    0 931,5G  0 disk  
└─sda5_crypt                  253:0    0 931,5G  0 crypt 
  ├─tower--pc--vg2-lv--images 253:1    0   360G  0 lvm   /var/lib/libvirt/images
  ├─tower--pc--vg2-root       253:2    0  27,9G  0 lvm   /
  ├─tower--pc--vg2-swap_1     253:3    0     4G  0 lvm   [SWAP]
  └─tower--pc--vg2-home       253:4    0 104,3G  0 lvm   /home
sdb                             8:16   0 238,5G  0 disk  
├─sdb1                          8:17   0     2G  0 part  /boot
├─sdb2                          8:18   0     1K  0 part  
└─sdb5                          8:21   0 234,2G  0 part  
  └─sdb_crypt                 253:5    0 234,2G  0 crypt 
    ├─tower--pc--vg-root      253:6    0  27,9G  0 lvm   
    ├─tower--pc--vg-swap_1    253:7    0     4G  0 lvm   
    └─tower--pc--vg-home      253:8    0 104,3G  0 lvm   
sr0

Wer den Code-Block genau studiert hat, wird festgestellt haben, dass meine /boot-Partition gegenüber dem Eingangs erwähnten IST-Zustand auf 2 GB angewachsen ist. Ich habe die Partitionstabelle zwischenzeitlich mit GParted bearbeitet, welches in der System-Rescue-Umgebung enthalten ist.

Damit habe ich mein Ziel erreicht. Der Artikel könnte an dieser Stelle enden. Ich möchte jedoch zukünftig wieder die Partitionen von /dev/sdb verwenden. Dazu muss ich nochmals Grub neukonfigurieren, welches ich diesmal in folgendem Code-Block zeige:

root@tower-pc:~# mount /dev/tower-pc-vg/root /mnt

# Die separate /boot-Partition muss ebenfalls mit eingehängt werden
root@tower-pc:~# mount /dev/sdb1 /mnt/boot

root@tower-pc:~# for DEVICE in /dev /dev/pts /proc /sys; do mount --bind $DEVICE /mnt$DEVICE; done
root@tower-pc:~# mount /dev/tower-pc-vg2/lv-images /mnt/var/lib/libvirt/images

# ID der Partition mit dem Wurzeldateisystem ermitteln
root@tower-pc:~# ls -l /dev/tower-pc-vg/root 
lrwxrwxrwx 1 root root 7 18. Jun 20:13 /dev/tower-pc-vg/root -> ../dm-6
root@tower-pc:~# ls -l /dev/disk/by-id/ | grep dm-6
lrwxrwxrwx 1 root root 10 18. Jun 20:13 dm-name-tower--pc--vg-root -> ../../dm-6

# In eine chroot-Umgebung wechseln
root@tower-pc:~# chroot /mnt
root@tower-pc:/# pwd
/

In der chroot-Umgebung wird die Datei /etc/default/grub mit einem Editor geöffnet und die Zeile GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT= bearbeitet. Dort trage ich die ID der Partition meines Wurzeldateisystems ein. Die Zeile sieht anschließend wie folgt aus:

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="root=/dev/disk/by-id/dm-name-tower--pc--vg-root iommu='soft' quiet"

Der folgende Code-Block stellt die Befehle dar, mit denen Grub neukonfiguriert und installiert sowie initramfs aktualisiert wird.

root@tower-pc:/# grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg 
Generating grub configuration file ...
Found background image: /usr/share/images/desktop-base/desktop-grub.png
Found linux image: /boot/vmlinuz-5.10.0-15-amd64
Found initrd image: /boot/initrd.img-5.10.0-15-amd64
Found linux image: /boot/vmlinuz-5.10.0-13-amd64
Found initrd image: /boot/initrd.img-5.10.0-13-amd64
Found Debian GNU/Linux 11 (bullseye) on /dev/mapper/tower--pc--vg2-root
done

root@tower-pc:/# update-initramfs -u -k all
update-initramfs: Generating /boot/initrd.img-5.10.0-15-amd64
update-initramfs: Generating /boot/initrd.img-5.10.0-13-amd64
root@tower-pc:/# exit
exit
root@tower-pc:~# reboot NOW

Nach dem Neustart habe ich noch überprüft, dass der Rechner wirklich die ursprünglichen Partitionen eingehängt hat:

$ lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 931,5G 0 disk
└─sda5_crypt 253:4 0 931,5G 0 crypt
├─tower--pc--vg2-lv--images 253:5 0 360G 0 lvm /var/lib/libvirt/images
├─tower--pc--vg2-root 253:6 0 27,9G 0 lvm
├─tower--pc--vg2-swap_1 253:7 0 4G 0 lvm
└─tower--pc--vg2-home 253:8 0 104,3G 0 lvm
sdb 8:16 0 238,5G 0 disk
├─sdb1 8:17 0 2G 0 part /boot
├─sdb2 8:18 0 1K 0 part
└─sdb5 8:21 0 234,2G 0 part
└─sdb_crypt 253:0 0 234,2G 0 crypt
├─tower--pc--vg-root 253:1 0 27,9G 0 lvm /
├─tower--pc--vg-swap_1 253:2 0 4G 0 lvm [SWAP]
└─tower--pc--vg-home 253:3 0 104,3G 0 lvm /home
sr0 11:0 1 1024M 0 rom

Ende gut alles gut

Operation gelungen. Patient rechnet noch.

Mein Ziel habe ich erreicht und als Bonus Grub so konfiguriert, dass wieder meine ursprünglichen Partitionen verwendet werden. Die LVs in VG2 behalte ich vorerst. Sie stören nicht und ich kann die dortige Installation ebenfalls booten. Diese kann ich evtl. noch für zukünftige Experimente hernehmen.

Mir gefällt, dass ich frei verfügbare Informationen und Werkzeuge benutzen konnte, um alle notwendigen Aufgaben zu erledigen. So habe ich wieder einiges dazugelernt. Dies ist einer der Gründe, weshalb mir Freie Software und Open Source so gut gefallen.

Nun werde ich diesen Text noch verschlagworten, damit ich ihn in einer fernen Zukunft auch wiederfinde.