Linuxその他 - ディスクイメージ

概要

ディスクイメージは、ディスク全体またはパーティションの完全なコピーであり、後で復元や分析が可能である。
これは、システムのバックアップや移行、テスト等で非常に役立つ。

ディスクイメージファイルの拡張

Linux OSのディスクイメージファイルをマウントして使用する場合、ディスクイメージの空き領域が不足する時がある。
ディスクイメージを変更する手順について記載する。

方法 1 (推奨)

まず、ディスクイメージファイルを確認する。

sudo fdisk -lu <ディスクイメージファイル>.img

# 出力例
ディスク 2023-10-10-raspios-bookworm-arm64-lite.img: 2.54 GiB, 2722103296 バイト, 5316608 セクタ
単位: セクタ (1 * 512 = 512 バイト)
セクタサイズ (論理 / 物理): 512 バイト / 512 バイト
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
ディスクラベルのタイプ: dos
ディスク識別子: 0x7788c428

デバイス                                        起動 開始位置  終了位置    セクタ   サイズ Id   タイプ
2023-10-10-raspios-bookworm-arm64-lite.img1          8192  1056767 1048576   512M  c   W95 FAT32 (LBA)
2023-10-10-raspios-bookworm-arm64-lite.img2       1056768  5316607 4259840     2G 83   Linux

ddコマンドを使用して、空き領域を追加する。
上記の例では、最初のパーティションはブートパーティション（カーネルとバイナリブロブ）、2番目のパーティションはファイルシステムである。
ディスクイメージファイルに空の空き領域を追加して、2番目のパーティションを拡張する。

sudo dd if=/dev/zero bs=1M count=3072 >> <元のディスクイメージファイル>.img  # この例では、3[GB]を追加している

空き領域を追加したディスクイメージファイルの情報を表示する。
この時、出力結果は空き領域が追加されたサイズ(以下の例では、5.54[GiB])と表示するが、ディスクイメージファイルの2番目のパーティションのサイズはまだ変更されていない。(以下の例では、2[G])

sudo fdisk -lu <元のディスクイメージファイル>.img

# 出力例
ディスク 2023-10-10-raspios-bookworm-arm64-lite.img: 5.54 GiB, 5943328768 バイト, 11608064 セクタ
単位: セクタ (1 * 512 = 512 バイト)
セクタサイズ (論理 / 物理): 512 バイト / 512 バイト
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
ディスクラベルのタイプ: dos
ディスク識別子: 0x7788c428

デバイス                                        起動 開始位置  終了位置    セクタ   サイズ Id   タイプ
2023-10-10-raspios-bookworm-arm64-lite.img1          8192  1056767 1048576   512M  c   W95 FAT32 (LBA)
2023-10-10-raspios-bookworm-arm64-lite.img2       1056768  5316607 4259840     2G 83   Linux

これを解決するため、ディスクイメージファイルの空の追加領域の部分を埋めるようにパーティションのサイズを変更する必要がある。
まず、ループバックデバイスを作成する。

sudo losetup -f -P --show <元のディスクイメージファイル>.img

# 出力例
/dev/loop0

これにより、/dev/loopXがディスクイメージファイル全体、/dev/loopXp2がサイズ拡張するパーティションとして設定される。
他のループバックデバイスを選択する場合は、未使用のループバックデバイスのドライブを割り当てる。

sudo fdisk -lu /dev/loopX  # X : ループバックデバイス番号

# 実行例
sudo fdisk -lu /dev/loop0

# 出力例
ディスク /dev/loop0: 5.54 GiB, 5943328768 バイト, 11608064 セクタ
単位: セクタ (1 * 512 = 512 バイト)
セクタサイズ (論理 / 物理): 512 バイト / 512 バイト
I/O サイズ (最小 / 推奨): 512 バイト / 512 バイト
ディスクラベルのタイプ: dos
ディスク識別子: 0x7788c428

デバイス         起動 開始位置  終了位置    セクタ   サイズ Id  タイプ
/dev/loop0p1          8192  1056767 1048576   512M  c   W95 FAT32 (LBA)
/dev/loop0p2       1056768  5316607 4259840     2G 83   Linux

上記の出力例では、/dev/loop0p1はブートパーティション、/dev/loop0p2はルートパーティションである。

次に、partedを実行して、パーティションのサイズを変更する。
2番目のパーティションのサイズを、partedコマンドのヘッダ出力のDiskまたはディスクで始まる行で指定された/dev/loopXのフルサイズに変更する。
以下の例では、ディスクは5943[MB]である。

sudo parted /dev/loopX

(parted) print

# 出力例
モデル: Loopback デバイス (loopback)
ディスク /dev/loop0: 5943MB
セクタサイズ (論理/物理): 512B/512B
パーティションテーブル: msdos
ディスクフラグ:

番号   開始     終了    サイズ    タイプ     ファイルシステム      フラグ
 1    4194kB  541MB   537MB   primary  fat32             lba, type=0c
 2    541MB   2722MB  2181MB  primary  ext4              type=83

2番目のパーティションサイズを変更する。
以下の例では、2番目のパーティション(ルートパーティション)をフルサイズに変更している。

(parted) resizepart <パーティション番号> <拡張するサイズ>

# 実行例
(parted) resizepart 2 5943MB

正常に拡張されているかどうかを確認する。

(parted) print

# 出力例
モデル: Loopback デバイス (loopback)
ディスク /dev/loop0: 5943MB
セクタサイズ (論理/物理): 512B/512B
パーティションテーブル: msdos
ディスクフラグ:

番号   開始     終了    サイズ    タイプ    ファイルシステム       フラグ
 1    4194kB  541MB   537MB   primary  fat32             lba, type=0c
 2    541MB   5943MB  5402MB  primary  ext4              type=83

e2fsckコマンドを実行して、拡張したディスクイメージファイルのファイルシステムを確認する。

sudo e2fsck -f /dev/loopXpY  # Xはデバイス番号, Yは拡張したパーティション番号

方法 2

まず、空のイメージファイルを作成する。
以下の例では、拡張するサイズを5[GiB]としている。

truncate -s 5GiB <空のイメージファイル名>.img

元のディスクイメージファイルと空のイメージファイルを結合する。

cat <元のディスクイメージファイル>.img <空のイメージファイル名>.img > <結合したディスクイメージファイル名>.img

現在空いているループバックデバイスを確認する。

sudo losetup -f

# 出力例
/dev/loop0

結合したディスクイメージファイルをループバックデバイスにマウントする。

sudo losetup /dev/loopX <結合したディスクイメージファイル名>.img  # X : ループバックデバイス番号

正常にマウントできたかどうかを確認するため、ループバックデバイスの設定状況を確認する。

sudo losetup -a

# 出力例
/dev/loop0: []: (<結合したディスクイメージファイル名>.img)

パーティションテーブルを確認する。

sudo fdisk -lu /dev/loopX

# 出力例
Disk /dev/loop0: 5.6 GiB, 3054501888 bytes, 5965824 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 00CF01F2-3FB1-498B-BFE9-BA5B68507014

デバイス     起動  Start 最後から セクタ  Size Id タイプ
/dev/loop0p1         2048   1048576   131072  511M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/loop0p2      1048576  13913020 13313020  4.1G 83 Linux ファイルシステム

結合したディスクイメージファイルのパーティションを設定する。

sudo fdisk /dev/loopX

# 出力例
Welcome to fdisk (util-linux 2.37.4).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.

まず、拡張するパーティションを削除する。
dキーを入力した後、拡張するパーティション番号を入力する。

コマンド (m でヘルプ): d
パーティション番号 (1,2, default 2): 2

Partition 2 has been deleted.

次に、拡張するパーティションの種類を選択する。
ここでは、プライマリとして使用するため、nキーを入力した後、pキーを入力する。
なお、extendedパーティション(拡張パーティション)は、主にスワップ向けに使用される。

コマンド (m でヘルプ): n
Partition type
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended (container for logical partitions)

Select (default p): p

拡張するパーティション番号および拡張するサイズ(セクタ番号の最初と最後)を入力する。
デフォルトの値は、最大セクタサイズである。

パーティション番号 (2-4, default 2): 2

# 出力例
First sector (1048576-15913020, default 1048576): 
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (1048576-15913020, default 15913020): 

Created a new partition 2 of type 'Linux' and of size 7.1 GiB.

拡張するパーティションタイプを指定する。
tキーを入力した後、パーティション番号およびLinuxファイルシステムを示すパーティションタイプである83を入力する。

コマンド (m でヘルプ): t
パーティション番号 (1,2, default 2): 2
Partition type (type L to list all types): 83

# 出力例
Changed type of partition 'Linux' to 'Linux'.

設定したパーティションを確認する。
pキーを入力する。

コマンド (m でヘルプ): p

# 出力例
Disk /dev/loop0: 7.59 GiB, 8147483648 bytes, 14864445 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: 00CF01F2-3FB1-498B-BFE9-BA5B68507014

デバイス     起動  Start 最後から セクタ  Size Id タイプ
/dev/loop0p1         2048   1048576  1048576  511M  c EFI システム
/dev/loop0p2      1048576  15913020 14864445  7.1G 83 Linux ファイルシステム

上記で設定したパーティションを書き込む。
wキーを入力する。

コマンド (m でヘルプ): w

# 出力例
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table.
Re-reading the partition table failed.: 無効な引数です

The kernel still uses the old table. The new table will be used at the next reboot or after you run partprobe(8) or kpartx(8).

ループバックデバイスを削除する。

sudo losetup -d /dev/loopX

ディスクイメージをマウントする。

sudo mount -o loop,offset=<オフセット番号  (1セクタサイズ ✕ セクタの開始番号)> <結合したディスクイメージファイル名>.img <マウントするディレクトリ>

拡張の設定をしたパーティションを拡大する。

# 設定されているループバックデバイス名を確認
sudo losetup -a

# パーティションの拡大
sudo resize2fs /dev/loopX

拡張したパーティションを確認する。

df

# 出力例
/dev/loop0                    1048576    15913020     14864445  35% /mnt