losetupとddでダミーファイルを作ってHDD操作の練習をする

パーティションやフォーマットの練習のためにUSBメモリを買ってくるのはだるい

仮想ファイルシステム的に、ダミーファイルを作ってそれをHDD（ブロック）デバイスとして扱う。

ダミーファイルを作ってコマンドの練習ができます。 fdisk / gdisk / gparted / cfdisk に、cryptsetup や dm-crypt とか、LVMの練習に、mount や mkfs や btrfsを試したり。

過去にLVMやKVM+qemu や windowsなどでもやりました。記事が散財して見つけにくかったので、まとめ直しました。

お品書き

ダミーファイルの作成

1GB程度のファイルを作る

dd if=/dev/zero of=out.1GB.img bs=1MiB count=200

実験するなら 1GBでも大きすぎるきもするので、200MiB程度で十分かも

dd if=/dev/zero of=out.1GB.img bs=1MiB count=200

ループバックデバイスとして扱う

sudo losetup -f my.img

ファイルがブロックデバイス（USBドライブ的）に扱える

いくつか、接続した結果がコレです。

takuya@:~$ sudo losetup
NAME       SIZELIMIT OFFSET AUTOCLEAR RO BACK-FILE              DIO
/dev/loop1         0      0         0  0 /home/takuya/out.2.img   0
/dev/loop2         0      0         0  0 /home/takuya/out.3.img   0
/dev/loop0         0      0         0  0 /home/takuya/out.1.img   0

詳細を見るのは次の方法でも大丈夫です。

takuya@:~$ sudo losetup  -a
/dev/loop1: [65025]:2104157 (/home/takuya/out.2.img)
/dev/loop2: [65025]:2104158 (/home/takuya/out.3.img)
/dev/loop0: [65025]:2103459 (/home/takuya/out.1.img)

一つの接続したデバイスとしてのファイルを解除する。

ブロックデバイスの名前を指定して、接続を解除する

takuya@:~$ sudo losetup  -d /dev/loop1

接続を解除した結果がこちら。

takuya@:~$ sudo losetup
NAME       SIZELIMIT OFFSET AUTOCLEAR RO BACK-FILE              DIO
/dev/loop2         0      0         0  0 /home/takuya/out.3.img   0
/dev/loop0         0      0         0  0 /home/takuya/out.1.img   0

すべての接続を解除する

一つずつ解除するのがめんどくさいんで -D / --detach-all でまとめて解除する・

takuya@:~$ sudo losetup  -D

ぜんぶの接続が解除されました。

takuya@:~$ sudo losetup

デバイスを使った練習

mkfs の練習

パーティションを作らずに、シンプルボリューム*1でデバイスを作ってマウントする

mkfs.btrfs でフォーマットとマウントの練習

めったに使わない btrfs でもこれで練習ができる。

takuya@:~$ sudo mkfs.btrfs /dev/loop1
btrfs-progs v4.7.3
See http://btrfs.wiki.kernel.org for more information.

Performing full device TRIM (200.00MiB) ...
Label:              (null)
UUID:
Node size:          16384
Sector size:        4096
Filesystem size:    200.00MiB
Block group profiles:
  Data:             single            8.00MiB
  Metadata:         DUP              32.00MiB
  System:           DUP               8.00MiB
SSD detected:       no
Incompat features:  extref, skinny-metadata
Number of devices:  1
Devices:
   ID        SIZE  PATH
    1   200.00MiB  /dev/loop1

マウントしてみる。

takuya@:~$ sudo mount -t btrfs  /dev/loop1 ./mnt
takuya@:~$ df  ./mnt/
ファイルシス   1K-ブロック  使用 使用可 使用% マウント位置
/dev/loop1          204800 16640 121856   13% /home/takuya/mnt

コマンドの練習

これで、気にせずに実験ができるのでガンガンいこうぜ！

パーティションの作成と削除

gdisk /dev/loop1

fdisk /dev/loop1

cfdisk /dev/loop1

パーティションを作った結果を確認した状態

takuya@:~$ lsblk
NAME                           MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
loop0                            7:0    0   200M  0 loop
loop1                            7:64   0   200M  0 loop
└─loop1p1                        7:65   0   199M  0 loop

/dev/loop1にパーティションを作ると loop1p1 が作られる。わかりやすい。

フォーマットしてみる

フォーマットするコマンドをあれこれ試してみると楽しいかもしれない

mkfs.bfs     mkfs.btrfs   mkfs.cramfs  mkfs.exfat   mkfs.ext2    mkfs.ext3    mkfs.ext4    mkfs.fat     mkfs.minix   mkfs.msdos   mkfs.ntfs    mkfs.vfat

NTFSの場合。

takuya@:~$ sudo mkfs.ntfs /dev/loop1p1
The partition start sector was not specified for /dev/loop1p1 and it could not be obtained automatically.  It has been set to 0.
The number of sectors per track was not specified for /dev/loop1p1 and it could not be obtained automatically.  It has been set to 0.
The number of heads was not specified for /dev/loop1p1 and it could not be obtained automatically.  It has been set to 0.
Cluster size has been automatically set to 4096 bytes.
To boot from a device, Windows needs the 'partition start sector', the 'sectors per track' and the 'number of heads' to be set.
Windows will not be able to boot from this device.
Initializing device with zeroes: 100% - Done.
Creating NTFS volume structures.
mkntfs completed successfully. Have a nice day.
takuya@:~$ sudo mount -t ntfs  /dev/loop1p1 ./mnt

この方法で練習できるコマンド

ディスクを取り扱ううえで、練習するコマンドもこの手法で練習できそうだ

• dump
• dd
• dd_rescue
• gdisk / fdisk / cfdisk など
• parted
• LVM
  • pvcreate / pvs
  • vgs
  • lvs
• mdadm ( RAID )
• dm-crypt ( LUKS )

ソフトRAIDとLVMの組み合わせなどめんどくさいこともぱぱっと試せそう。RAID on LVM や LVM on RAID とか。LUKS on LVMや LVM on LUKS とかもできそうですね。

chrootなども合わせて起動ディスクイメージ作成や、grub修正などもこの方法を知ってると楽。

まとめ

ブロックデバイスをファイルとして作ってフォーマットをしたりパーティションを作ったり練習する事ができることがわかった。

Linux のブロックデバイスの扱いになれるには、アレコレの方法があると思うんだけど、私の知る限りでは、losetupとddを組み合わせるのが一番手軽だと思います。

まさか、フォーマットの練習のためだけに、VmwareやVirtualBox持ち出してパーティションを作る練習をするわけにも行かないし。手順も多く覚えることが多すぎてね。

ただし、ブロックデバイスとファイルの違いやファイルが何をしているかを知らないと混乱することになるので、完全な初心者にはおすすめできないのが難点。

fdisk は直接ファイルをいじれるし、mount も直接ファイルをマウントできたりするんだけど、いったんloopデバイスに取り付けちゃうと通常のSSD/HDDと変わらず扱いができるので迷わないですむし、覚えることも減る。

次回の予定

次回は、暗号化ディスクを作る練習をコレでやってみたいと思います。

• 指定サイズのダミーファイルを容量指定して作る(win/linux/mac) - それマグで！
• パーティションを含むディスクイメージをloopデバイスにマウントする。 - それマグで！
• lvm/fdiskの実験を仮想ファイルで行う。物理HDDは使わない。 - それマグで！

*1:windowsではこう呼ぶ