System-Updates ohne Sorgen dank Btrfs-Snapshots und Snapper - TUXEDO Computers

Wer Linux regelmäßig nutzt, kennt vor allem als Anfänger das ungute Gefühl vor größeren Systemaktualisierungen. In den allermeisten Fällen verlaufen Updates problemlos. Dennoch bleibt ein Restrisiko: Ein fehlerhaftes Paket, eine unglückliche Konfigurationsänderung oder eine Inkompatibilität zwischen Komponenten kann dazu führen, dass das System anschließend nicht mehr wie gewohnt startet oder einzelne Funktionen ausfallen.

Bislang blieb in solchen Situationen häufig nur die mühsame Ursachenforschung oder im schlimmsten Fall gar die Neuinstallation des Systems. Mit der neuen Basis von TUXEDO OS gehört dieses Szenario weitgehend der Vergangenheit an. Der Schlüssel dazu ist der Wechsel auf das moderne Copy-on-Write-Dateisystem Btrfs in Kombination mit Snapper.

Was macht Btrfs anders?

Im Gegensatz zu klassischen Linux-Dateisystemen wie ext4 kann Btrfs sogenannte Snapshots erstellen. Dabei handelt es sich nicht um vollständige Kopien des Systems, sondern um Momentaufnahmen des Dateisystems. Dank des Copy-on-Write-Prinzips werden dabei zunächst keine Daten dupliziert. Erst wenn sich Dateien nach dem Snapshot ändern, speichert Btrfs lediglich die Unterschiede. Dadurch entstehen Snapshots innerhalb weniger Sekunden und sie benötigen vergleichsweise wenig zusätzlichen Speicherplatz. Das macht sie ideal, um den Zustand des Systems vor potenziell kritischen Änderungen festzuhalten.

Wie viel Speicher benötigen Snapshots?

Eine häufige Sorge betrifft den zusätzlichen Speicherbedarf. Tatsächlich sind Btrfs-Snapshots deutlich platzsparender, als viele Anwender erwarten. Da Btrfs nach dem Copy-on-Write-Prinzip arbeitet, werden beim Erstellen eines Snapshots zunächst keine Dateien kopiert. Der Snapshot verweist lediglich auf die bereits vorhandenen Datenblöcke. Erst wenn sich Dateien nachträglich ändern, legt das Dateisystem neue Blöcke an und speichert nur diese Unterschiede.

Der tatsächliche Speicherverbrauch hängt daher davon ab, wie viele Änderungen zwischen zwei Snapshots erfolgen. Ein frisch angelegter Snapshot benötigt nahezu keinen zusätzlichen Platz, während umfangreiche Systemupdates oder viele Paketinstallationen den Platzbedarf entsprechend erhöhen können.

Damit der verfügbare Speicher nicht unkontrolliert anwächst, verwaltet Snapper die Snapshots automatisch entweder anhand vom Distributor vorgegebener oder nach selbst definierten Aufbewahrungsregeln. Ältere Wiederherstellungspunkte werden gelöscht, sobald sie nicht mehr benötigt werden. Anwender müssen sich daher im Normalfall weder um die Anzahl der Snapshots noch um deren Speicherverbrauch kümmern, können diesen aber bei Bedarf selbst konfigurieren.

Automatische Snapshots vor jedem Update

In TUXEDO OS arbeitet das bei openSUSE bereits seit 2011 entwickelte Tool Snapper im Hintergrund mit Btrfs zusammen. Bevor der Paketmanager Änderungen am System vornimmt, erstellt Snapper automatisch einen Snapshot des aktuellen Zustands. Erst danach beginnt die eigentliche Installation der Aktualisierungen. Ein weiterer Snapshot wird nach der Aktualisierung erstellt.

Der gesamte Vorgang läuft vollständig automatisch ab. Anwender müssen weder einen Snapshot anlegen noch daran denken, vor einem größeren Update ein Backup des Systems zu erstellen. Sollte das Update erfolgreich verlaufen, verbleibt der Snapshot zunächst auf dem System und kann später automatisch aufgeräumt werden. Treten dagegen Probleme auf, steht jederzeit ein konsistenter Systemzustand zur Verfügung. Der Anwender kann vor manuellen Änderungen an der Konfiguration manuell einen Snapshot erstellen und diesen bei Bedarf ebenfalls zurückrollen.

Wenn doch einmal etwas schiefgeht

Das Zurückrollen auf einen funktionierenden Snapshot funktioniert wie folgt: Sie installieren wie gewohnt die neuesten Systemupdates. Darunter befindet sich eine neue Version des Grafik-Stacks. Nach dem Neustart startet Plasma zwar noch, der Bildschirm bleibt jedoch schwarz oder landet in einer Anmeldeschleife. Früher begann jetzt meist die Fehlersuche über eine TTY-Konsole, Live-Systeme oder Rettungsmedien.

Mit Btrfs und Snapper sieht der Ablauf deutlich einfacher aus. Bereits vor dem Update wurde automatisch ein Snapshot erstellt. Über den Bootloader lässt sich dieser vorherige Systemzustand auswählen und starten. Funktioniert dort alles wie gewohnt, kann das System anschließend auf diesen Snapshot zurückgesetzt werden.

Innerhalb weniger Minuten befindet sich das Betriebssystem wieder exakt in dem Zustand, in dem es sich unmittelbar vor dem fehlerhaften Update befand. Das reduziert nicht nur Ausfallzeiten erheblich, sondern nimmt Updates auch einen großen Teil ihres Risikos.

Btrfs Assistant: Snapshots komfortabel verwalten

Wer einen Blick hinter die Kulissen werfen möchte, findet in TUXEDO OS mit Btrfs Assistant eine moderne grafische Oberfläche zur Verwaltung der Btrfs-Snapshots. Die Anwendung zeigt alle automatisch angelegten Wiederherstellungspunkte übersichtlich an und ermöglicht es, die Snapshots zu durchsuchen, deren Speicherbedarf einzusehen oder bei Bedarf einen Rollback vorzubereiten.

Darüber hinaus bündelt Btrfs Assistant zahlreiche Diagnose- und Verwaltungsfunktionen rund um das Dateisystem. So lassen sich beispielsweise der Zustand des Dateisystems überprüfen, Wartungsaufgaben anstoßen oder Informationen zu Subvolumes und Snapshots bequem über eine grafische Oberfläche abrufen. Systemwartung in der Form von Scrub und Balance kann ebenfalls von dort angestoßen werden. Fortgeschrittene Anwender erhalten damit ein leistungsfähiges Werkzeug, während weniger erfahrene Nutzer im Alltag meist gar nicht eingreifen müssen, da Snapshots und deren Verwaltung automatisch erfolgen.

Kein Ersatz für Backups

Snapshots werden häufig mit Backups verwechselt. Tatsächlich verfolgen beide unterschiedliche Ziele. Ein Snapshot schützt das installierte Betriebssystem vor unerwünschten Änderungen und ermöglicht die schnelle Rückkehr zu einem funktionierenden Zustand. Er befindet sich jedoch auf derselben Festplatte wie das Originalsystem. Gegen Hardwaredefekte oder den Verlust eines Datenträgers helfen deshalb weiterhin klassische Datensicherungen auf ein externes Medium und sicherheitshalber an einem anderen Standort.

Für den Alltag stellen Snapshots jedoch einen enormen Sicherheitsgewinn dar. Sie fangen genau die Probleme ab, die im täglichen Betrieb am häufigsten auftreten: fehlgeschlagene Updates, fehlerhafte Konfigurationsänderungen oder missglückte Experimente mit Systemkomponenten.

Mehr Freiheit beim Experimentieren

Gerade Linux lebt davon, Neues auszuprobieren. Neue Desktop-Versionen, alternative Treiber oder zusätzliche Software lassen sich nun deutlich entspannter testen. Sollte eine Änderung unerwartete Nebenwirkungen haben, genügt ein Rollback auf den letzten funktionierenden Snapshot. Statt stundenlanger Fehlersuche oder einer kompletten Neuinstallation ist das System innerhalb kürzester Zeit wieder einsatzbereit.

Mit der Kombination aus Debian als neuer Basis, Btrfs als Standard-Dateisystem, Snapper für automatische Snapshots und Btrfs Assistant als komfortabler Verwaltungsoberfläche bietet TUXEDO OS eine weitere Sicherungsebene, die vor fehlerhaften Paketen und Fehlkonfigurationen durch den Anwender schützt. Zu gegebener Zeit erklären wir in einem eigenen Artikel, wie Sie sicher mit Snapshots umgehen.

Bisher sind folgende Artikel in dieser Reihe erschienen:

• Eine neue Grundlage für TUXEDO OS: Umstieg auf Debian
• Sicherheit unter TUXEDO OS: Wie wir Debian Testing absichern
• Wie es mit TUXEDO OS, Ubuntu und Kubuntu weitergeht