System-Rollback mit Btrfs Snapshots - TUXEDO Computers

Die Open Beta zum neuen TUXEDO OS auf Debian-Basis ist nun bereits in der zweiten Version online und behebt einige der von Ihnen gefundenen Fehler. In diesem Artikel erklären wir, wie die Systemaktualisierung mit Btrfs-Snapshots funktioniert, wenn bei einem Update etwas schiefgegangen ist oder das System aus anderen Gründen nicht mehr startet.

Subvolumes und Snapshots

Das neue TUXEDO OS nutzt standardmäßig Btrfs und Snapper, um automatische Snapshots vor und nach Updates oder Paketinstallationen über das Paketmanagement zu erstellen. Sie können auf Basis dieser Snapshots das System jederzeit auf einen früheren, bekannt funktionierenden Zustand zurücksetzen. Dabei ist es egal, ob das System verschlüsselt ist oder nicht.

Die Grundlage für Snapshots bilden die bei der Installation angelegten Subvolumes. Subvolumes sind logische Unterteilungen innerhalb einer Btrfs-Partition. Sie verhalten sich nach außen wie normale Ordner, besitzen jedoch eine eigene, unabhängige Dateihierarchie. Sie teilen sich den gesamten Speicherplatz des Hauptlaufwerks dynamisch und müssen nicht im Voraus in ihrer Größe festgelegt werden und sind die technische Grundlage für Snapshots, mit denen man den Zustand von Daten in Sekundenbruchteilen und ohne doppelten Speicherplatzbedarf einfrieren kann.

Btrfs Assistant

Das standardmäßig installierte Tool Btrfs Assistant ist ein grafisches Werkzeug, um Btrfs-Subvolumes und Snapshots zu verwalten. Es bietet eine Benutzeroberfläche für Aufgaben, die sonst über das Terminal laufen würden.

Ein erster Blick in den Reiter Subvolumes gleich nach der Installation zeigt Ihnen die vorhandenen Subvolumes und einen ersten Snapshot, der beim ersten Bootvorgang angelegt wurde.

Snapshots sind schreibgeschützt

Im Bild ist zu sehen, dass der angelegte Snapshot als Read-only angezeigt wird. Diese Eigenschaft haftet zunächst allen Snapshots an und dient der Datenintegrität. Würden Sie ihn nachträglich verändern können, wäre der ursprüngliche Zustand nicht mehr zuverlässig rekonstruierbar – der Snapshot würde damit seinen Zweck als Rückkehrpunkt, etwa nach einem missglückten Systemupdate, einbüßen. Möchten Sie dennoch gezielt in einem Snapshot arbeiten, lässt sich daraus jederzeit eine beschreibbare Kopie erstellen.

Factory Image

Für die weiteren Schritte zu einem Rollback wechseln wir in Btrfs Assistant zu dem Reiter, der mit Snapper überschrieben ist. Hier sehen Sie nach der Installation zunächst den standardmäßig beim ersten Bootvorgang erstellten Snapshot mit der Nummer 1, der hier als Factory Image bezeichnet wird.

Eine Rückkehr zu diesem Snapshot zu einem späteren Zeitpunkt versetzt das System in den Zustand gleich nach der initialen Installation des Betriebssystems.

Sie können Snapshots auch in der Konsole anzeigen lassen. Der Befehl

sudo snapper list

zeigt gleich nach der Installation ebenfalls den automatisch erstellten Snapshot.

Wenn Sie nun ein Upgrade oder eine Paketinstallation über das Paketmanagement vornehmen, werden dabei automatisch zwei Snapshots erstellt, einer vor und einer nach der Aktion. APT zeigt dies bereits am Ende des Vorgangs an.

Klicken Sie nach der Aktion im Btrfs Assistant auf den Schalter Refresh, zeigt sich das gleiche Bild. Hier sehen Sie außerdem den Grund für die Erstellung von Snapshot 2 und 3, nämlich die vorgenommene Paketinstallation. Im Fall eines Upgrades würde im Feld Description stattdessen DU für Dist Upgrade stehen.

Die Snapshots 2 und 3 garantieren, dass der Zustand vor und nach der Paketinstallation wiederhergestellt werden kann.

Der Ernstfall

Wie schnell ein Snapshot im Ernstfall helfen kann, zeigt ein einfaches Beispiel: Entfernt man ein zentrales Systempaket wie den Kernel, startet das System beim nächsten Neustart nicht mehr.

Wenn Sie vor dem Neustart den Bestand an Snapshots ansehen, so sind die Snapshots Nummer 4 und 5 (pre und post) hinzugekommen.

Nichts geht mehr

Beim nächsten Neustart des Systems werden Sie mit einer Kernel Panic begrüßt. Bevor Sie jetzt auch in Panik verfallen, starten Sie einfach das System neu und wählen im Grub-Menü den Punkt Tuxedo OS snapshots, der Ihnen alle vorhandenen Snapshots zeigt.

Im vorliegenden Fall führt der markierte Snapshot zum Zeitpunkt vor der Entfernung des Kernels und somit wieder zu einem bootfähigen System.

Im letzten Schritt wählen Sie nach einem Klick auf den Eintrag den Kernel selbst aus und booten das System.

Nach dem Neustart über den Grub-Menüpunkt bootet TUXEDO OS zunächst wieder ganz normal. Das System ist allerdings noch nicht endgültig hergestellt, sondern im schreibgeschützten Snapshot-Modus. Man kann sich also in Ruhe vergewissern, dass wirklich alles wie vor dem Fehler funktioniert, ohne bereits etwas dauerhaft zu verändern. Erst der abschließende Rollback macht diesen Snapshot wieder zum aktiven, regulär beschreibbaren System.

Der Rollback

Um Ihnen den Rollback so einfach wie möglich zu gestalten, haben wir das Skript tuxedo-rollback erstellt. Damit gelangen Sie ohne weiteres Eingreifen vom gebooteten Snapshot in ein beschreibbares System und landen in unserem Testfall direkt vor der Entfernung des Kernels:

sudo tuxedo-rollback

Sie werden am Ende des Vorgangs über den Erfolg informiert und zum sofortigen Neustart aufgefordert. Ist dieser erfolgt, sind Sie wieder arbeitsfähig. Seit dem Neustart und der anschließenden Kernel Panic sind nur wenige Minuten vergangen.

Wo kommen die neuen Snapshots her?

Wenn Sie sich das Ergebnis nach dem Rollback in Btrfs Assistant anschauen, so sehen Sie zwei neue Snapshots mit den Nummern 6 und Nummer 7. Sie befinden sich in Snapshot 7, obwohl Sie ursprünglich in Snapshot 4 gebootet haben. Dazu sehen Sie im Btrfs Assistant auch den Hinweis, dass dies eine beschreibbare Kopie von Nummer 4 ist.

Snapshot 6 ist eine Sicherung des Zustands, aus dem heraus Sie den Rollback ausgeführt haben, also des kaputten, kernel-losen Systems. Snapper legt diesen automatisch an, bevor irgendetwas verändert wird, damit auch dieser Zwischenschritt nicht verloren geht und im Zweifel selbst wiederhergestellt werden könnte.

Snapshot 7 ist der eigentliche neue, aktive Systemzustand. Der Grund, warum Sie sich nun in Snapshot 7 statt in Snapshot 4 befinden: Ein Snapshot ist grundsätzlich schreibgeschützt und daher nicht dafür gedacht, dauerhaft als reguläres System zu dienen. Snapper erstellt beim Rollback deshalb keine direkte Rückkehr zu Snapshot 4, sondern eine neue, beschreibbare Kopie mit dessen Inhalt. Diese wird zum neuen aktiven System und erhält konsequenterweise eine neue, fortlaufende Nummer. Der ursprüngliche Snapshot 4 bleibt dabei unverändert als Referenzpunkt erhalten.

Alte Snapshots löschen

Da Sie sich nun so lange im Snapshot 7 befinden, bis Sie bewusst einen anderen Snapshot booten, können Sie ältere Zwischenstände wie die Nummern 4 und 6 bedenkenlos entfernen. Dazu wählen Sie im Btrfs Assistant die beiden Snapshots aus, die daraufhin blau markiert werden, und klicken oben rechts auf Delete. Alternativ gehen Sie den Weg über die Konsole mit dem Befehl

sudo snapper delete 4 6

Die Nummern der Snapshots sind fortlaufende, einmalig vergebene Kennungen. Wird ein Snapshot gelöscht, rückt die Nummerierung der übrigen Snapshots nicht nach. Die verbleibenden Lücken sind normal und kein Hinweis auf ein Problem.

Behalten Sie in jedem Fall das Factory Image mit der Nummer 1. Direkt nach der Installation belegt es kaum zusätzlichen Speicherplatz, da es sich alle Daten mit dem aktiven System teilt. Mit der Zeit wächst der tatsächlich belegte Speicherplatz jedoch an, da sich das System durch Updates vom Ursprungszustand entfernt. Als Notanker, falls Sie einmal zur ursprünglichen Installation zurückkehren möchten, ist es dennoch sinnvoll, es dauerhaft aufzuheben. Anwender mit TUXEDO Hardware können alternativ das System jederzeit über die WebFAI in den Werkszustand zurückversetzen.

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
• System-Updates ohne Sorgen dank Btrfs-Snapshots und Snapper
• Was bietet TUXEDO OS auf Debian Testing für Entwickler
• TUXEDO OS mit Debian-Basis: Mehr Planungssicherheit für Unternehmen
• Das Kernel-Konzept für TUXEDO OS auf Debian-Testing-Basis
• Es ist so weit: Die Open Beta für TUXEDO OS steht vor der Tür