Linux 磁碟 RAID 設定與管理

在伺服器運維與資料儲存領域中，資料的安全性與可用性永遠是首要考量。RAID（Redundant Array of Independent Disks，獨立磁碟冗餘陣列）技術透過將多塊物理磁碟組合起來，不僅能提升讀寫效能，更能提供資料的冗餘備援機制。對於中階 Linux 使用者而言，掌握 mdadm 工具是建立和管理軟體 RAID 的必備技能。本文將以 Ubuntu 22.04 / Debian 12 為基礎，帶你一步步建立一個高可用的 RAID 1 陣列。

環境準備與工具安裝

在開始之前，請確保你已經準備好至少兩塊容量相同或相近的磁碟設備（例如 /dev/sdb 和 /dev/sdc）。請務必注意：以下操作會清除磁碟上的所有資料，請在測試環境或非重要資料上進行。

首先，更新套件清單並安裝 mdadm：

sudo apt update
sudo apt install mdadm

安裝過程中，系統可能會詢問是否設定郵件通知或建立初始 RAID 裝置，若為初次設定，可暫時選擇「No」，後續再手動處理。

建立 RAID 1 陣列

RAID 1 是最基礎的鏡射（Mirroring）模式，資料會同時寫入兩塊磁碟，任何一塊故障都不會影響資料完整性，但儲存效率僅為 50%。

1. 確認磁碟狀態

使用 lsblk 或 fdisk -l 確認磁碟名稱與狀態，確保沒有誤選到系統碟：

lsblk

2. 建立 RAID 裝置

我們使用 mdadm 的 --create 參數來建立新陣列。這裡以 /dev/md0 為目標設備，採用 RAID 1 模式，並使用兩塊磁碟：

sudo mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc

建立過程可能需要幾秒鐘，期間系統會進行初始化。你可以透過以下指令監控進度：

cat /proc/mdstat

輸出結果中會顯示 recovery 進度，等待其變成 active 狀態即表示陣列建立完成。

3. 格式化與掛載

RAID 裝置建立後，它看起來就像一個普通的磁碟設備。我們將其格式化為 ext4 檔案系統並掛載：

sudo mkfs.ext4 /dev/md0
sudo mkdir -p /mnt/raid1
sudo mount /dev/md0 /mnt/raid1

此時，你可以將重要資料複製到 /mnt/raid1 進行測試。

確保 RAID 配置持久化

預設情況下，mdadm 會將陣列配置寫入 /etc/mdadm/mdadm.conf，但這僅供參考。為了確保系統重啟後能自動偵測並組裝 RAID，我們需要執行以下步驟：

更新 mdadm 配置檔：

sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf

更新 initramfs：這一步至關重要，它確保在系統啟動早期（root 檔案系統掛載前）就能載入 RAID 模組：
```
sudo update-initramfs -u
```

設定自動掛載：編輯 /etc/fstab，加入以下行以實現開機自動掛載（建議使用 UUID 以避免磁碟順序變化導致掛載錯誤）：

# 先取得 UUID
sudo blkid /dev/md0

# 編輯 fstab，加入類似如下內容（替換 <UUID> 為實際值）
UUID=<UUID> /mnt/raid1 ext4 defaults,nofail 0 2

常見問題與解決方案

1. 磁碟故障如何替換？

若其中一塊磁碟（例如 /dev/sdb）發生故障，系統會標記為 faulty。替換步驟如下：

將故障磁碟標記為失敗並移除：

sudo mdadm /dev/md0 --fail /dev/sdb
sudo mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdb

物理更換新磁碟後，將其加入陣列：
```
sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdb
```
陣列會自動開始重建（rebuild），可透過 cat /proc/mdstat 監控進度。

2. 如何正確停止並刪除 RAID？

若需移除陣列，請依序執行：

卸載檔案系統：sudo umount /mnt/raid1
停止陣列：sudo mdadm --stop /dev/md0
清除磁碟上的 RAID 元數據：sudo mdadm --zero-superblock /dev/sdb /dev/sdc
從 /etc/fstab 和 /etc/mdadm/mdadm.conf 中移除相關配置。

小結

透過 mdadm，Linux 使用者可以輕鬆地在軟體層面實現企業級的資料保護。RAID 1 提供了簡單的冗餘備援，適合對效能要求不高但重視資料安全的場景。若未來需要更高的讀寫效能，可考慮升級至 RAID 0（條帶化）或 RAID 5/6（奇偶校驗）。無論選擇何種模式，定期備份與監控始終是資料安全的最後一道防線。掌握這些基礎操作，將讓你在伺服器管理上更加得心應手。