1. 介绍
为什么在 Ubuntu 上构建 RAID 1？
Ubuntu 是一种 Linux 发行版，广泛用于个人用户到企业环境。由于其高可靠性和灵活性，常被用于服务器。通过在 Ubuntu 环境中构建 RAID 1（镜像），可以 确保数据冗余并将因磁盘故障导致的数据丢失风险降至最低。
RAID 1 通过 实时将相同的数据写入两个或多个磁盘 来工作。即使其中一个磁盘故障，系统仍可使用剩余磁盘继续运行。对于处理关键文件或服务的 Ubuntu 系统，RAID 1 是一种有效的保护策略。
软件 RAID 与硬件 RAID 的区别
有两种主要的 RAID 构建方式。一种是 硬件 RAID，使用专用的 RAID 控制器或主板自带的 RAID 功能。另一种是 软件 RAID，通过操作系统软件进行配置（在 Linux 上主要是 mdadm）。
在 Ubuntu 上，软件 RAID 是最常见的选择，因为它成本低且灵活。本文聚焦于在 Ubuntu 上构建 RAID 1，涵盖安装时的配置、运行管理以及故障恢复。
本文您将学到的内容
通过阅读本指南，您将获得以下知识和技能：
- RAID 1 基础及其在 Ubuntu 上的工作原理
- 使用软件 RAID（mdadm）构建 RAID 1 的逐步操作指南
- RAID 1 重建、状态检查与故障排除
- Ubuntu Server 与 Desktop 之间的差异与注意事项
- 实用 FAQ，包括 GRUB 与 fstab 配置
配置完成后，RAID 不需要频繁干预，但 了解初始设置至关重要。本文提供清晰实用的解释，即使是初学者也能轻松阅读。请阅读至文末。
2. RAID 1 基础
RAID 级别及 RAID 1 的特性
RAID（独立磁盘冗余阵列）是一项将多个硬盘组合以提升数据可靠性和性能的技术。RAID 有多个级别，每个级别都有不同的特性。
常见的 RAID 级别包括：
- RAID 0：通过条带化提升性能，但不提供冗余
- RAID 1：通过镜像提供冗余（本文重点）
- RAID 5：在三块或以上磁盘之间使用奇偶校验提供冗余
- RAID 6：RAID 5 的增强版，使用双奇偶校验以获得更高容错
- RAID 10（1+0）：RAID 1 与 RAID 0 的组合
在这些级别中，RAID 1 采用 镜像方式，将相同的数据写入两块磁盘。如果一块磁盘故障，数据仍可从另一块磁盘访问，提供极佳的可用性。
镜像工作原理（概念示例）
RAID 1 的机制非常简单。例如，假设您有磁盘 A 和磁盘 B：
[Write Operation]
User saves File A → Data is written simultaneously to Disk A and Disk B
[Read Operation]
Data can be read from either disk, allowing performance optimization
因为 数据始终是复制的，RAID 1 对物理磁盘故障提供了强有力的保护。
软件 RAID 与硬件 RAID
构建 RAID 有两种主要方式：
- 软件 RAID（mdadm 等）：这是 Ubuntu 上最常用的方法。RAID 在操作系统层面管理，提供灵活性和成本优势。它提供最高程度的控制，广泛用于通用服务器环境。
- 硬件 RAID（RAID 卡或基于 BIOS 的解决方案）：RAID 由专用控制器处理，降低 CPU 负载。操作系统将阵列识别为单个磁盘。然而，如果控制器本身故障，恢复会变得困难。
什么是伪 RAID（BIOS RAID）？
某些主板在 BIOS 层面提供 RAID 功能，通常被称为 “伪 RAID”。
虽然看起来是硬件 RAID，实际上它是 由驱动程序控制且在结构上更接近软件 RAID。虽然 Ubuntu 提供了有限的支持，但基于 mdadm 的软件 RAID 通常更易于管理和恢复，因此不推荐使用假 RAID（Fake RAID）。
3. 使用软件 RAID（mdadm）构建 RAID 1
3.1 准备工作和要求
要构建 RAID 1，您需要 至少两个物理磁盘（或未使用的分区）。已经作为系统盘使用的磁盘不适合，因此请准备专用存储。
首先，识别目标磁盘：
lsblk
或查看更详细的信息：
sudo fdisk -l
假设磁盘为 /dev/sdb 和 /dev/sdc。
在继续之前，确保目标磁盘中没有重要数据。在创建 RAID 的过程中所有数据都会被擦除。
3.2 安装 mdadm
mdadm 已包含在 Ubuntu 默认软件源中，安装非常简便：
sudo apt update
sudo apt install mdadm
安装过程中可能会提示设置邮件通知，这些可以稍后调整，初始使用默认设置即可。
3.3 创建 RAID 1 阵列
确认磁盘后，使用以下命令创建 RAID 1 阵列：
sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb /dev/sdc
命令说明：
/dev/md0: 新 RAID 设备的名称--level=1: 指定 RAID 级别 1（镜像）--raid-devices=2: 阵列中设备的数量/dev/sdb /dev/sdc: 实际使用的磁盘
创建完成后，检查状态：
cat /proc/mdstat
如果看到带有 /dev/md0 的同步信息，说明 RAID 1 阵列已成功创建。
3.4 持久化配置（mdadm.conf 和 fstab）
为了确保系统重启后仍能识别 RAID 阵列，需要进行持久化配置。
首先，保存当前的 RAID 配置：
sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm/mdadm.conf
接下来，在 RAID 阵列上创建文件系统（示例：ext4）：
sudo mkfs.ext4 /dev/md0
创建挂载点并挂载：
sudo mkdir -p /mnt/raid1
sudo mount /dev/md0 /mnt/raid1
验证运行正常后，使用 UUID 将其写入 /etc/fstab：
sudo blkid /dev/md0
添加如下条目：
UUID=xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx /mnt/raid1 ext4 defaults 0 0
这样即可在系统重启后自动挂载 RAID 1 阵列。
4. 在 Ubuntu 安装过程中配置 RAID 1
4.1 使用 Ubuntu Server 安装程序
Ubuntu Server 安装程序支持高级存储配置，如 RAID 和 LVM。
步骤 1：从安装介质启动
使用 Ubuntu Server ISO 制作可启动 USB，并启动目标机器。
步骤 2：完成基础设置
配置语言、键盘和网络。
步骤 3：进入存储配置
选择 自定义存储布局（Custom Storage Layout），而不是引导式（Guided）。
步骤 4：配置 RAID
- 选择两个空磁盘
- 创建分区（例如 /boot、swap、/）
- 选择 “创建软件 RAID”
- 选择 RAID 1 并分配设备
- 分配文件系统和挂载点
步骤 5：安装 GRUB
建议在两块磁盘上都安装 GRUB，这样即使其中一块磁盘故障，系统仍能启动。
4.2 在 Ubuntu Desktop 中使用 RAID
Ubuntu Desktop 在安装程序中不包含 RAID 配置。若要使用 RAID 1，可考虑以下方法：
方法 1：在 Live 环境手动构建 RAID → 安装 Desktop
- 从 Live USB 启动
- 使用
mdadm构建 RAID 1 - 在 RAID 设备（如 /dev/md0）上安装 Ubuntu Desktop
- 调整
grub和fstab设置
此方法需要更多操作，但提供 对基于 GUI 的 RAID 使用的高度灵活性。
方法 2：先安装带 RAID 的 Server → 后期添加 GUI
sudo apt update
sudo apt install ubuntu-desktop
这种方法稳定，并且推荐在您想为RAID配置的系统添加GUI时使用。
在桌面版和服务器版之间的选择
| Criteria | Server | Desktop |
|---|---|---|
| Ease of RAID Setup | ◎ Built-in installer support | △ Manual setup required |
| GUI | × (CLI-focused) | ◎ Included by default |
| Beginner Friendly | △ Requires experience | ◎ Easy installation |
| Flexibility | ◎ Server-oriented | ○ Customizable |
如果RAID是系统的核心，从Ubuntu Server开始是最顺畅的方式。
5. RAID 1 操作与故障排除
5.1 监控 RAID 状态
定期监控对于早期故障检测至关重要：
cat /proc/mdstat
[UU] 表示正常运行，而 [_U] 表示缺少一个磁盘。
更多细节请参见：
sudo mdadm --detail /dev/md0
5.2 处理磁盘故障与重建
即使有一个磁盘故障，RAID 1 仍然可以继续运行。
步骤 1：识别故障磁盘
检查是否有 “Removed” 或 “Faulty” 状态。
步骤 2：移除故障磁盘
sudo mdadm /dev/md0 --remove /dev/sdX
步骤 3：准备新磁盘
sudo fdisk /dev/sdX
步骤 4：添加磁盘并开始重建
sudo mdadm /dev/md0 --add /dev/sdX
5.3 为冗余安装 GRUB
在两个磁盘上安装 GRUB 以确保启动冗余：
sudo grub-install /dev/sdX
sudo update-grub
6. 使用硬件 RAID
6.1 什么是硬件 RAID？
硬件 RAID 使用专用控制器来管理 RAID 操作，提供高性能并降低 CPU 负载。
6.2 Ubuntu 上硬件 RAID 的优缺点
优势：
- 低 CPU 使用率
- 与操作系统无关的配置
- 快速恢复和热插拔支持
劣势：
- 如果 RAID 卡故障，恢复困难
- 灵活性较低
- 成本更高
6.3 检查硬件 RAID 状态
硬件 RAID 阵列表现为单个块设备。必须使用厂商工具检查状态。
7. 常见问题 (FAQ)
Q1. RAID 1 能替代备份吗？
不。 RAID 1 只能防止磁盘故障，不能防止因删除或损坏导致的数据丢失。
Q2. 如果一个磁盘故障会怎样？
系统会继续使用剩余的磁盘运行。
Q3. 可以在 Ubuntu Desktop 上使用 RAID 1 吗？
可以，但需要手动设置。
Q4. 如何检查 RAID 状态？
cat /proc/mdstat
sudo mdadm --detail /dev/md0
Q5. 更换磁盘后需要重新安装 GRUB 吗？
是的，GRUB 应该安装在更换的磁盘上。
8. 结论
RAID 1 关注冗余
RAID 1 提供实时数据复制，使系统在磁盘故障后仍能继续运行。
Ubuntu 上的 RAID 选项
基于 mdadm 的软件 RAID 是大多数 Ubuntu 用户最实用的选择。
维护决定可靠性
定期监控、正确的 GRUB 设置以及适当的备份是长期稳定性的关键。
使用 Ubuntu 和 mdadm，可以通过命令行工具轻松构建 RAID 1。请使用本指南创建一个强大且可靠的 Linux 环境。
