Linux將多個塊設備掛載到一個掛載點

在 Linux 系統中，直接將多個塊設備掛載到同一個掛載點是不可能的。這是因為 Linux 的文件系統掛載機制設計為一個掛載點一次只能關聯一個文件系統。如果嘗試將多個塊設備掛載到同一個掛載點，后一次掛載會覆蓋前一次的掛載，導致只有最后掛載的文件系統可見。

然而，通過特定的技術或工具，可以實現類似“將多個塊設備合并到一個掛載點”的效果。以下是詳細解釋及實現方法。

為什么不能直接掛載多個塊設備到一個掛載點？

文件系統掛載的單一性：
- 掛載點（例如 /mnt/data）是一個目錄，它與一個文件系統（由塊設備提供）建立關聯。
- 當執行 mount 命令時，掛載點會被綁定到指定的文件系統，覆蓋之前可能存在的掛載內容。
行為驗證：
- 假設有兩個塊設備 /dev/sdb1 和 /dev/sdc1，嘗試掛載到同一個掛載點：
```
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/data
sudo mount /dev/sdc1 /mnt/data
```
- 結果：/mnt/data 只顯示 /dev/sdc1 的內容，/dev/sdb1 的掛載被覆蓋（但 /dev/sdb1 可能仍被系統記錄為掛載狀態，可用 mount 或 lsblk 查看）。
卸載問題：
- 如果嘗試卸載 /mnt/data，只會卸載最后掛載的設備（/dev/sdc1），之前的掛載（/dev/sdb1）可能需要單獨卸載。

因此，直接掛載多個塊設備到同一掛載點不可行，但可以通過以下方法實現類似需求。

實現多個塊設備合并到一個掛載點的方案

以下是幾種常見的技術，可以讓多個塊設備的內容通過一個掛載點訪問：

1. 使用 LVM（邏輯卷管理）

LVM（Logical Volume Manager）可以將多個物理塊設備（物理卷）組合成一個邏輯卷，然后掛載到單個掛載點。

步驟：
1. 安裝 LVM（如果未安裝）：
```
sudo apt install lvm2
```
2. 創建物理卷：
```
sudo pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1
```
3. 創建卷組，將多個物理卷加入：
```
sudo vgcreate my_vg /dev/sdb1 /dev/sdc1
```
4. 創建邏輯卷：
```
sudo lvcreate -L 100G -n my_lv my_vg
```
  - -L 100G：指定邏輯卷大小（根據實際可用空間）。
  - -n my_lv：邏輯卷名稱。
5. 格式化邏輯卷（例如使用 ext4）：
```
sudo mkfs.ext4 /dev/my_vg/my_lv
```
6. 掛載邏輯卷：
```
sudo mkdir -p /mnt/data
sudo mount /dev/my_vg/my_lv /mnt/data
```
優點：
- 多個塊設備被合并為一個邏輯卷，空間動態分配。
- 支持擴展卷組，添加更多設備。
缺點：
- 配置稍復雜，需了解 LVM 管理。
- 設備故障可能影響整個卷組。
應用場景：需要動態擴展存儲空間的大型存儲系統。

2. 使用 RAID（磁盤陣列）

RAID（Redundant Array of Independent Disks）可以將多個塊設備組合成一個邏輯設備，掛載到單一掛載點。RAID 模式（如 RAID 0、RAID 1、RAID 5）決定數據如何分布或冗余。

步驟（以 RAID 0 為例，使用 mdadm）：
1. 安裝 mdadm：
```
sudo apt install mdadm
```
2. 創建 RAID 0 陣列：
```
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
```
  - --level=0：RAID 0（條帶化，合并容量）。
  - --raid-devices=2：使用兩個設備。
3. 格式化 RAID 設備：
```
sudo mkfs.ext4 /dev/md0
```
4. 掛載 RAID 設備：
```
sudo mkdir -p /mnt/data
sudo mount /dev/md0 /mnt/data
```
優點：
- RAID 0 合并多個設備的容量和性能。
- RAID 1/5 提供數據冗余。
缺點：
- RAID 0 無冗余，設備故障可能導致數據丟失。
- 配置和管理 RAID 需要額外知識。
應用場景：需要高性能或高可靠性的存儲系統。

3. 使用 Btrfs 或 ZFS（跨設備文件系統）

Btrfs 和 ZFS 是高級文件系統，支持將多個塊設備組合成一個存儲池，掛載到單一掛載點，類似 LVM 或 RAID。

Btrfs 示例：
1. 安裝 Btrfs 工具：
```
sudo apt install btrfs-progs
```
2. 創建 Btrfs 文件系統，包含多個設備：
```
sudo mkfs.btrfs -d single /dev/sdb1 /dev/sdc1
```
  - -d single：數據存儲在多個設備上，類似 RAID 0。
3. 掛載 Btrfs 文件系統：
```
sudo mkdir -p /mnt/data
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/data
```
  - Btrfs 會自動識別其他設備（/dev/sdc1）。
優點：
- 支持動態添加/移除設備。
- 提供快照、壓縮等高級功能。
缺點：
- Btrfs/ZFS 配置較復雜，性能開銷可能較高。
應用場景：需要靈活存儲管理或高級文件系統功能。

4. 使用 UnionFS 或 OverlayFS（合并文件系統）

UnionFS 或 OverlayFS 可以將多個文件系統的內容“疊加”到一個掛載點，呈現為單一目錄結構。

OverlayFS 示例：

分別掛載兩個塊設備到不同目錄：

sudo mkdir -p /mnt/disk1 /mnt/disk2
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/disk1
sudo mount /dev/sdc1 /mnt/disk2

使用 OverlayFS 合并：

sudo mkdir -p /mnt/merged /mnt/overlay/work /mnt/overlay/upper
sudo mount -t overlay overlay -o lowerdir=/mnt/disk1:/mnt/disk2,upperdir=/mnt/overlay/upper,workdir=/mnt/overlay/work /mnt/merged

結果：
- /mnt/merged 顯示 /mnt/disk1 和 /mnt/disk2 的合并內容。
- 如果文件名沖突，后掛載的目錄（lowerdir 中靠后的）優先。
優點：
- 文件系統內容邏輯合并，適合只讀訪問。
- 不修改底層設備結構。
缺點：
- 寫操作復雜（需指定 upperdir）。
- 性能可能略低。
應用場景：需要將多個只讀文件系統合并查看（如容器鏡像、備份歸檔）。

5. 使用 mhddfs（用戶空間文件系統）

mhddfs 是一個用戶空間工具，可以將多個掛載點的存儲空間合并，呈現為單一掛載點。

步驟：

安裝 mhddfs：
```
sudo apt install mhddfs
```

掛載兩個塊設備：

sudo mkdir -p /mnt/disk1 /mnt/disk2
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/disk1
sudo mount /dev/sdc1 /mnt/disk2

使用 mhddfs 合并：

sudo mkdir -p /mnt/merged
sudo mhddfs /mnt/disk1,/mnt/disk2 /mnt/merged

結果：
- /mnt/merged 顯示兩個設備的內容，空間合并。
- 新文件會自動分配到有剩余空間的設備。
優點：
- 簡單易用，適合非技術用戶。
- 動態分配存儲空間。
缺點：
- 用戶空間實現，性能可能不如 LVM/RAID。
- 不支持冗余。
應用場景：家庭用戶合并多個硬盤/U盤的存儲空間。

注意事項

數據安全：
- 使用 LVM、RAID 0 或 mhddfs 時，單設備故障可能導致數據丟失，建議備份。
- RAID 1/5 或 ZFS 可提供冗余，但需更多設備。
設備準備：
- 確保塊設備已格式化（例如 mkfs.ext4）并可單獨掛載。
- 使用 lsblk -f 檢查設備狀態和 UUID。
卸載順序：
- 對于 OverlayFS 或 mhddfs，先卸載合并掛載點，再卸載底層設備：
```
sudo umount /mnt/merged
sudo umount /mnt/disk1
sudo umount /mnt/disk2
```
性能考慮：
- LVM 和 RAID 性能較高，適合生產環境。
- OverlayFS 和 mhddfs 性能稍低，適合輕量級場景。
持久化配置：
- 為持久化掛載，需配置 /etc/fstab 或系統服務（如 mdadm 的 RAID 配置）。
- 示例（LVM 在 /etc/fstab 中）：
```
/dev/my_vg/my_lv /mnt/data ext4 defaults 0 2
```

實際應用示例

合并兩個 U 盤的存儲空間（使用 mhddfs）

假設有兩個 U 盤 /dev/sdb1 和 /dev/sdc1，希望合并到 /mnt/merged：

sudo apt install mhddfs
sudo mkdir -p /mnt/disk1 /mnt/disk2 /mnt/merged
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/disk1
sudo mount /dev/sdc1 /mnt/disk2
sudo mhddfs /mnt/disk1,/mnt/disk2 /mnt/merged

驗證：
```
lsblk
df -h /mnt/merged
```
結果：/mnt/merged 顯示兩個 U 盤的合并內容，空間為兩者之和。

創建 RAID 0 陣列（高性能存儲）

合并 /dev/sdb1 和 /dev/sdc1 為 RAID 0，掛載到 /mnt/data：

sudo apt install mdadm
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
sudo mkfs.ext4 /dev/md0
sudo mkdir -p /mnt/data
sudo mount /dev/md0 /mnt/data

持久化配置：
保存 RAID 配置：

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

添加到 /etc/fstab：

echo '/dev/md0 /mnt/data ext4 defaults 0 2' | sudo tee -a /etc/fstab

總結

直接掛載：無法將多個塊設備直接掛載到同一掛載點，后掛載會覆蓋前掛載。
替代方案：
- LVM：合并設備為邏輯卷，動態分配空間。
- RAID：組合設備為高性能或冗余陣列。
- Btrfs/ZFS：高級文件系統，支持多設備存儲池。
- OverlayFS/UnionFS：合并文件系統內容，適合只讀場景。
- mhddfs：用戶空間工具，簡單合并存儲空間。
選擇依據：
- 性能需求：RAID 或 LVM。
- 簡單性：mhddfs。
- 高級功能：Btrfs/ZFS。
- 只讀合并：OverlayFS。