這個系列是關於如何使用 Raspberry Pi 來建立一個低成本的家用伺服器，在上一篇文章中，我們在Raspberry Pi上面安裝好了Ubuntu並且設定了ssh，接下來我們要來探討如何接著建置一個簡單的Raspberry Pi NAS系統。我們將從了解什麼是 NAS 和 RAID1 開始，然後逐步介紹實作步驟，包括安裝必要的軟體、格式化硬碟、建立 RAID 1 陣列。
內容目錄
NAS是什麼？
NAS（Network-Attached Storage）是一種專用於儲存和共享數據的硬體設備，它通常連接到你的家用網路，允許多個裝置同時使用及儲存在其中的檔案。這種系統的存在簡化了檔案共享和備份過程，使家庭或小型辦公室用戶能夠輕鬆存取數據。
市面上有很多NAS產品，例如最受新手歡迎的Synology，便宜的 2 Bay 入門版在寫這篇文章時的價格約是$250美金。這是尚未包括硬碟的價錢。
市面上的NAS系統好處就是不太需要自己設定，有很多好用的套裝軟體可以使用。不過今天我們的目標是使用兩組 USB 外接硬碟來用手上的Raspberry Pi 設定 RAID 1 NAS。
RAID1是什麼？
RAID（Redundant Array of Independent Disks）是一種用於數據儲存的技術。RAID可以使用特殊的數據儲存方式，將數據分佈在多個硬碟上。這種方式可以提高數據讀取和寫入的效率，以及增加數據的冗餘性，從而減少數據丟失的風險。
RAID 技術有不同的級別，每個級別提供不同的性能和冗餘特性。常見的 RAID 級別包括：
- RAID 0： Striping（條帶化）方式，提高性能，但沒有冗餘。故障一個硬碟會導致數據完全丟失。
- RAID 1： 鏡像方式，提供完全冗餘，也就是兩個磁碟上儲存相同的資料，這種方式安全但存儲成本較高。
- RAID 5： Striping + 分佈式奇偶校驗，提供性能和冗餘，通常需要至少三個硬碟。
- RAID 6： 類似 RAID 5，但提供更高的冗餘性，可以容忍兩個硬碟故障。
- RAID 10（1+0）： 一種組合方式，將 RAID 1 鏡像和 RAID 0 條帶化結合，提供高性能和高冗餘性。
RAID 通常使用多個硬碟驅動器來創建一個硬碟陣列。這些硬碟可以是獨立的磁碟，也可以是硬碟陣列控制器管理的磁碟。在這裡我們將使用USB外接硬碟，來配置一個RAID1磁碟陣列。不使用更高級別的RAID是因為對家用來說通常不會需要非常高的儲存效能，而且RAID1只需要兩個硬碟。配置RAID並非必須，但是可以避免硬碟損壞的時候資料丟失的可能性，是一般購買NAS系統的常見考量。
Raspberry Pi NAS 實作步驟
首先我們準備兩顆一樣大小的磁碟外接到Raspberry Pi上。這邊使用的硬體可以看自己的需求，例如買兩顆一樣大小的USB SSD。我最常用的USB外接硬碟是Sandisk SSD，輕薄短小，缺點就是比較貴。
如果不重視可攜帶性(畢竟是放在家裡當NAS用)，想要比較便宜的大空間，可以考慮直接買3.5吋硬碟，再使用USB Dock來外接。要注意的就是如果是用這種外接的Dock，如果準備要使用大容量硬碟的話要確認一下規格是否有支援。硬碟我比較喜歡買NAS Server級，大家根據自己使用需求決定容量等級就好。
分割磁碟
如果你使用的是全新的磁碟，我們首先將硬碟作磁碟分割。首先用lsblk找出兩個硬碟的label。
lsblk
結果會是類似的畫面，假設我們剛剛接上的是2T的硬碟，則我們要找的是叫作sda的硬碟。假設你的Raspberry Pi 系統沒有其他外接硬碟的話，兩顆硬碟應該會是sda和sdb。
嶄新的硬碟可能是沒有分割過的，硬碟分割（Disk Partitioning）是在一個物理硬碟上將其分成多個邏輯區域的過程。對到手的新硬碟，我們要先在這兩個硬碟上各製作一個分區。我們使用gdisk來完成這個步驟。
sudo gdisk /dev/sdagdisk 將顯示硬碟的詳細信息，包括分割表信息（如果有的話）。這邊可以看到硬碟上的現有分割情況。如果硬碟是全新的或沒有分割，按 o 鍵來創建一個新的分割表。
接下來，使用 n 鍵來創建一個新分割區。gdisk將要求提供分割區的起始和結束位置。因為我們是要創建一個占據整個硬碟的分割區，只需按 Enter 接受預設值。接著是選擇分割區的類型。可以按 Enter 接受預設的 Linux 分割區類型（8300)。到此就完成分割區設置，使用 w 鍵將更改寫入硬碟並退出 gdisk。如果改變心意，可以使用 q 鍵退出而不保存更改。
同樣的步驟，我們也要在sdb上做一遍。
sudo gdisk /dev/sdbOption 1: 一般格式化
做好磁碟分割之後，接下來是將分割好的磁碟格式化。假如沒有打算要做RAID1，可以用mkfs直接格式化硬碟：
sudo mkfs.ext4 /dev/sda1
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1Option 2: 格式化為RAID1磁碟陣列
想要做RAID的話，開始之前，您需要安裝 mdadm 軟體，它用於管理軟體 RAID 陣列。
sudo apt install madam使用以下命令將兩個硬碟分割區合併為一個 RAID1 陣列區/dev/md/myraid:
sudo mdadm --create --verbose /dev/md/myraid --level=1 --raid-devices=2 /dev/sda1 /dev/sdb1
sudo mdadm --detail /dev/md/myraid現在我們來格式化/dev/md/myraid:
sudo mkfs.ext4 /dev/md/myraid掛載分區至資料夾
為了要存取可用的空間，我們必須在Ubuntu系統上將格式化好的空間掛載。掛載（Mounting）是指將一個文件系統（通常是一個硬碟分割或儲存設備上的文件系統）連接到 Linux 或 Unix 系統的指定目錄（稱為掛載點）上，以便系統可以訪問和管理該文件系統中的文件和目錄。在此我們要掛載的就是剛剛格式化好的一般或RAID1文件系統。
首先準備一個空資料夾。
mkdir /mnt/myraid再來我們將剛剛做好的系統掛載上這個空資料夾的路徑。
sudo mount /dev/md/myraid /mnt/myraid設定這個資料夾的ownership為原本的user。
sudo chown -R ubuntu:ubuntu /mnt/myraid這時候我們對/mnt/myraid資料夾作任何存取，實際上就是在對接上的硬碟或陣列做檔案存取囉。
不過這樣手動掛載在重開機之後就必須每次重新掛載，所以如果以上測試沒問題的話，我們可以到/etc/fstab檔案去設定自動掛載：
sudo nano /etc/fstab在檔案中加上一行，這樣自動掛載就完成了。
/dev/md/myraid /mnt/myraid ext4 defaults 0 0使用SFTP存取NAS
如果在前一篇文章中，你已經設定好了ssh和固定的內網IP，實際上你已經完成了一個基本陽春的NAS設定，因為ssh server有支援SFTP，所以你可以在任何內網的電腦上以SFTP連上我們剛剛設定好的檔案系統。
我這邊僅提供簡單的敘述：
- 下載和安裝 FileZilla： 找到另外一台電腦，如果尚未安裝 FileZilla，請前往官方網站（https://filezilla-project.org/)下載
- 打開 FileZilla： 安裝完成後，打開 FileZilla 軟體。
- 連接到 SFTP 伺服器： 使用以下資訊連接：
- 主機：輸入 SFTP 伺服器的地址，這邊填寫我們給Raspberry Pi設定好的內網IP。
- 用戶名：輸入您在伺服器上的用戶名。
- 密碼：輸入您的帳戶密碼。
- 端口：22
- 切換到對應路徑∶ 一旦連接成功，你會在右側的遠程瀏覽器窗格中看到伺服器上的文件和目錄。因為我們現在是想要存取剛剛設定好的外接硬碟，所以請在右側的路徑欄中填上Raspberry Pi上的對應路徑/mnt/myraid並按下enter。
- 傳輸文件：在本地瀏覽器窗格（左側）中則是看到本地文件，並在遠程瀏覽器窗格（右側）中找到伺服器上的文件。要將文件從一邊傳輸到另一邊，只需將它們拖放到適當的位置。
其他存取方式
如果想要將這個RAID作為可以直接拖放的網路磁碟，可以使用 Samba。Samba 是一個開源的軟體套件，用於在不同的操作系統之間實現文件和印表機共享。它允許Linux和Unix系統（包括 macOS）與Windows操作系統之間共享文件和資源。我在這篇文章中不討論，如果想要設定Samba，有興趣可以參照這篇。
磁碟陣列的管理
使用RAID陣列的好處就是當一個硬碟壞掉時系統仍可以使用另外一個，我們只需要將壞掉的硬碟換掉就可以了。
將來如果發現其中一個磁碟壞掉，可以將其從陣列中移除。例如假設是sdb壞掉：
sudo mdadm --manage /dev/md/myraid --remove /dev/sdb之後再換一個好的硬碟，作好分割之後加回陣列中。
sudo mdadm --manage /dev/md/myraid --add /dev/sdb
謝謝你看完這篇文章。如果你喜歡我的文章，請追蹤Facebook粉專、Twitter、IG。
