在云端的Linux服务器上加密文件系统的方法

Amazon S3 和 Google Cloud Storage 之类的商业云存储服务以能承受的价格提供了高可用性、可扩展、无限容量的对象存储服务。为了加速这些云产品的广泛采用，这些提供商为他们的产品通过明确的 API 和 SDK 培养了一个良好的开发者生态系统。而基于云的文件系统便是这些活跃的开发者社区中的典型产品，已经有了好几个开源的实现。

S3QL 便是最流行的开源云端文件系统之一。它是一个基于 FUSE 的文件系统，提供了好几个商业或开源的云存储后端，比如 Amazon S3、Google Cloud Storage、Rackspace CloudFiles，还有 OpenStack。作为一个功能完整的文件系统，S3QL 拥有不少强大的功能：最大 2T 的文件大小、压缩、UNIX 属性、加密、基于写入时复制的快照、不可变树、重复数据删除，以及软、硬链接支持等等。写入 S3QL 文件系统任何数据都将首先被本地压缩、加密，之后才会传输到云后端。当你试图从 S3QL 文件系统中取出内容的时候，如果它们不在本地缓存中，相应的对象会从云端下载回来，然后再即时地解密、解压缩。
需要明确的是，S3QL 的确也有它的限制。比如，你不能把同一个 S3FS 文件系统在几个不同的电脑上同时挂载，只能有一台电脑同时访问它。另外，ACL（访问控制列表）也并没有被支持。

在这篇教程中，我将会描述“如何基于 Amazon S3 用 S3QL 配置一个加密文件系统”。作为一个使用范例，我还会说明如何在挂载的 S3QL 文件系统上运行 rsync 备份工具。
准备工作

本教程首先需要你创建一个 Amazon AWS 帐号（注册是免费的，但是需要一张有效的信用卡）。

然后 创建一个 AWS access key（access key ID 和 secret access key），S3QL 使用这些信息来访问你的 AWS 帐号。

之后通过 AWS 管理面板访问 AWS S3，并为 S3QL 创建一个新的空 bucket。

为最佳性能考虑，请选择一个地理上距离你最近的区域。

在 Linux 上安装 S3QL

在大多数 Linux 发行版中都有预先编译好的 S3QL 软件包。
对于 Debian、Ubuntu 或 Linux Mint：

   

复制代码

代码如下:

$ sudo apt-get install s3ql

对于 Fedora：

   

复制代码

代码如下:

$ sudo yum install s3ql

对于 Arch Linux，使用 AUR。
首次配置 S3QL

在 ~/.s3ql 目录中创建 autoinfo2 文件，它是 S3QL 的一个默认的配置文件。这个文件里的信息包括必须的 AWS access key，S3 bucket 名，以及加密口令。这个加密口令将被用来加密一个随机生成的主密钥，而主密钥将被用来实际地加密 S3QL 文件系统数据。

   

复制代码

代码如下:

$ mkdir ~/.s3ql
$ vi ~/.s3ql/authinfo2

[s3]
storage-url: s3://[bucket-name]
backend-login: [your-access-key-id]
backend-password: [your-secret-access-key]
fs-passphrase: [your-encryption-passphrase]

指定的 AWS S3 bucket 需要预先通过 AWS 管理面板来创建。

为了安全起见，让 authinfo2 文件仅对你可访问。

   

复制代码

代码如下:

$ chmod 600 ~/.s3ql/authinfo2

创建 S3QL 文件系统

现在你已经准备好可以在 AWS S3 上创建一个 S3QL 文件系统了。

使用 mkfs.s3ql 工具来创建一个新的 S3QL 文件系统。这个命令中的 bucket 名应该与 authinfo2 文件中所指定的相符。使用“--ssl”参数将强制使用 SSL 连接到后端存储服务器。默认情况下，mkfs.s3ql 命令会在 S3QL 文件系统中启用压缩和加密。

   

复制代码

代码如下:

$ mkfs.s3ql s3://[bucket-name] --ssl

你会被要求输入一个加密口令。请输入你在 ~/.s3ql/autoinfo2 中通过“fs-passphrase”指定的那个口令。

如果一个新文件系统被成功创建，你将会看到这样的输出：

挂载 S3QL 文件系统

当你创建了一个 S3QL 文件系统之后，下一步便是要挂载它。

首先创建一个本地的挂载点，然后使用 mount.s3ql 命令来挂载 S3QL 文件系统。

   

复制代码

代码如下:

$ mkdir ~/mnt_s3ql
$ mount.s3ql s3://[bucket-name] ~/mnt_s3ql

挂载一个 S3QL 文件系统不需要特权用户，只要确定你对该挂载点有写权限即可。

视情况，你可以使用“--compress”参数来指定一个压缩算法（如 lzma、bzip2、zlib）。在不指定的情况下，lzma 将被默认使用。注意如果你指定了一个自定义的压缩算法，它将只会应用到新创建的数据对象上，并不会影响已经存在的数据对象。

   

复制代码

代码如下:

$ mount.s3ql --compress bzip2 s3://[bucket-name] ~/mnt_s3ql

因为性能原因，S3QL 文件系统维护了一份本地文件缓存，里面包括了最近访问的（部分或全部的）文件。你可以通过“--cachesize”和“--max-cache-entries”选项来自定义文件缓存的大小。

如果想要除你以外的用户访问一个已挂载的 S3QL 文件系统，请使用“--allow-other”选项。

如果你想通过 NFS 导出已挂载的 S3QL 文件系统到其他机器，请使用“--nfs”选项。

运行 mount.s3ql 之后，检查 S3QL 文件系统是否被成功挂载了：

   

复制代码

代码如下:

$ df ~/mnt_s3ql
$ mount | grep s3ql

 

    卸载 S3QL 文件系统

想要安全地卸载一个（可能含有未提交数据的）S3QL 文件系统，请使用 umount.s3ql 命令。它将会等待所有数据（包括本地文件系统缓存中的部分）成功传输到后端服务器。取决于等待写的数据的多少，这个过程可能需要一些时间。

   

复制代码

代码如下:

$ umount.s3ql ~/mnt_s3ql

查看 S3QL 文件系统统计信息及修复 S3QL 文件系统

若要查看 S3QL 文件系统统计信息，你可以使用 s3qlstat 命令，它将会显示诸如总的数据、元数据大小、重复文件删除率和压缩率等信息。

   

复制代码

代码如下:

$ s3qlstat ~/mnt_s3ql

   

你可以使用 fsck.s3ql 命令来检查和修复 S3QL 文件系统。与 fsck 命令类似，待检查的文件系统必须首先被卸载。

   

复制代码

代码如下:

$ fsck.s3ql s3://[bucket-name]

S3QL 使用案例：Rsync 备份

让我用一个流行的使用案例来结束这篇教程：本地文件系统备份。为此，我推荐使用 rsync 增量备份工具，特别是因为 S3QL 提供了一个 rsync 的封装脚本（/usr/lib/s3ql/pcp.py）。这个脚本允许你使用多个 rsync 进程递归地复制目录树到 S3QL 目标。

   

复制代码

代码如下:

$ /usr/lib/s3ql/pcp.py -h

下面这个命令将会使用 4 个并发的 rsync 连接来备份 ~/Documents 里的所有内容到一个 S3QL 文件系统。

    

复制代码

代码如下:

$ /usr/lib/s3ql/pcp.py -a --quiet --processes=4 ~/Documents ~/mnt_s3ql

这些文件将首先被复制到本地文件缓存中，然后在后台再逐步地同步到后端服务器。