循环设备在卸载时不会自动分离

Question 1

这是我通过研究 CentOS 6 中包含的 util-linux-ng 2.17.2 的源代码所收集到的信息：

在内核 < 2.6.37 上，Linux 要求将条目写入/etc/mtab循环挂载文件系统，以便稍后自动清除循环设备。如果/etc/mtab在挂载时不可写或条目已从中删除，/etc/mtab则不会自动清除循环设备。在内核 >= 2.6.37 上，内核会记住循环设备后备存储路径，并且不需要将其写入/etc/mtab。

我能够在 CentOS 6.10 上通过将其设置/etc/mtab为不可变来重现此chattr +i /etc/mtab问题。仅仅删除它是不够的；它将至少使用部分挂载表重新创建。这在正常操作中不应该发生，因此如果您发现此文件已设置为不可变，则应该查找管理员错误或安全漏洞。

如果/etc/mtab在旧版 Linux 系统上不存在或不完整，则可以从复制一份/proc/mounts。不过，不要在现代 Linux 系统上这样做，而是将保留/etc/mtab为的符号链接，/proc/self/mounts以便向后兼容需要在该位置有挂载表的古老代码。

Answer

这是我通过研究 CentOS 6 中包含的 util-linux-ng 2.17.2 的源代码所收集到的信息：

在内核 < 2.6.37 上，Linux 要求将条目写入/etc/mtab循环挂载文件系统，以便稍后自动清除循环设备。如果/etc/mtab在挂载时不可写或条目已从中删除，/etc/mtab则不会自动清除循环设备。在内核 >= 2.6.37 上，内核会记住循环设备后备存储路径，并且不需要将其写入/etc/mtab。

我能够在 CentOS 6.10 上通过将其设置/etc/mtab为不可变来重现此chattr +i /etc/mtab问题。仅仅删除它是不够的；它将至少使用部分挂载表重新创建。这在正常操作中不应该发生，因此如果您发现此文件已设置为不可变，则应该查找管理员错误或安全漏洞。

如果/etc/mtab在旧版 Linux 系统上不存在或不完整，则可以从复制一份/proc/mounts。不过，不要在现代 Linux 系统上这样做，而是将保留/etc/mtab为的符号链接，/proc/self/mounts以便向后兼容需要在该位置有挂载表的古老代码。

Question 2

TL;DR：这似乎不是内核问题，而是命令mount未按预期运行，未设置循环设备的LO_FLAGS_AUTOCLEAR标志。使用较新的发行版外挂载命令应该可以解决这个问题。

跟踪（最近系统的）命令挂载，让我循环（4）的旗帜LO_FLAGS_AUTOCLEAR：

LO_FLAGS_AUTOCLEAR (since Linux 2.6.25)
    The loopback device will autodestruct on last close.

因此，我的“现代” mount 命令成功发出了这个 ioctl，如下所示：

# strace -e trace=ioctl,mount mount -o loop /tmp/block.img /mnt/
ioctl(3, LOOP_CTL_GET_FREE)             = 0
ioctl(4, LOOP_SET_FD, 3)                = 0
ioctl(4, LOOP_SET_STATUS64, {lo_offset=0, lo_number=0, lo_flags=LO_FLAGS_AUTOCLEAR, lo_file_name="/tmp/block.img", ...}) = 0
ioctl(3, BLKGETSIZE64, [1073741824])    = 0
ioctl(3, CDROM_GET_CAPABILITY, 0)       = -1 EINVAL (Invalid argument)
ioctl(3, BLKSSZGET, [512])              = 0
mount("/dev/loop0", "/mnt", "ext4", MS_MGC_VAL, NULL) = 0
+++ exited with 0 +++
# umount /mnt
# losetup -l
#

（这里的losetup语法与CentOS6不同）。

我认为如果问题不在内核中（因为 OP 的 2.6.32 > 2.6.25），那么可能来自 mount 命令。为了检查，我安装了一个 centos6-i686 LXC 容器，安装了 strace，创建了丢失的 /dev/loop* 文件，并在其中运行了一个完全特权的 shell（使用lxc-attach's-e选项），允许执行挂载操作：

# lxc-attach -e -n centos6-i686
[root@centos6-i686 ~]# cat /etc/centos-release 
CentOS release 6.10 (Final)
# dd if=/dev/zero of=/tmp/block.img bs=1 count=1 seek=$((2**30-1))
[...]
# ls -lh /tmp/block.img 
-rw-r--r--. 1 root root 1.0G Apr 22 19:06 /tmp/block.img
# mkfs.ext4 /tmp/block.img 
[...]
# strace -e trace=ioctl,mount mount -o loop /tmp/block.img /mnt/
ioctl(3, LOOP_GET_STATUS, {number=0, offset=0, flags=0, name="", ...}) = -1 ENXIO (No such device or address)
ioctl(4, LOOP_SET_FD, 0x3)              = 0
ioctl(4, LOOP_SET_STATUS64, {offset=0, number=0, flags=0, file_name="/tmp/block.img", ...}) = 0
ioctl(3, BLKGETSIZE64, 1073741824)      = 0
ioctl(3, CDROM_GET_CAPABILITY or SNDRV_SEQ_IOCTL_UNSUBSCRIBE_PORT, 0) = -1 EINVAL (Invalid argument)
mount("/dev/loop0", "/mnt/", "ext4", MS_MGC_VAL, NULL) = 0
+++ exited with 0 +++
# umount /mnt
# losetup --show /dev/loop0
/dev/loop0: [003f]:1756539 (/tmp/block.img)
# losetup -d /dev/loop0
#

显然，ioctl 没有使用 clear 标志发出，这导致了循环设备泄漏。查看源代码，似乎此功能已经存在很长时间了，并且存在于 util-linux 2.17.2（CentOS6 版本）中。CentOS6man mount甚至告诉：

由于 Linux 2.6.25 支持循环设备的自动销毁，因此任何由 mount 分配的循环设备都将通过 /etc/mtab 上的 umount 独立释放。

所以我不知道为什么它不起作用，而且它似乎是一个错误（或者这可能与我的环境有关：64 位内核 5.0.x 等）。

Answer