Linux将多个块设备挂载到一个挂载点

在 Linux 系统中，直接将多个块设备挂载到同一个挂载点是不可能的。这是因为 Linux 的文件系统挂载机制设计为一个挂载点一次只能关联一个文件系统。如果尝试将多个块设备挂载到同一个挂载点，后一次挂载会覆盖前一次的挂载，导致只有最后挂载的文件系统可见。

然而，通过特定的技术或工具，可以实现类似“将多个块设备合并到一个挂载点”的效果。以下是详细解释及实现方法。

为什么不能直接挂载多个块设备到一个挂载点？

文件系统挂载的单一性：
- 挂载点（例如 /mnt/data）是一个目录，它与一个文件系统（由块设备提供）建立关联。
- 当执行 mount 命令时，挂载点会被绑定到指定的文件系统，覆盖之前可能存在的挂载内容。
行为验证：
- 假设有两个块设备 /dev/sdb1 和 /dev/sdc1，尝试挂载到同一个挂载点：
```
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/data
sudo mount /dev/sdc1 /mnt/data
```
- 结果：/mnt/data 只显示 /dev/sdc1 的内容，/dev/sdb1 的挂载被覆盖（但 /dev/sdb1 可能仍被系统记录为挂载状态，可用 mount 或 lsblk 查看）。
卸载问题：
- 如果尝试卸载 /mnt/data，只会卸载最后挂载的设备（/dev/sdc1），之前的挂载（/dev/sdb1）可能需要单独卸载。

因此，直接挂载多个块设备到同一挂载点不可行，但可以通过以下方法实现类似需求。

实现多个块设备合并到一个挂载点的方案

以下是几种常见的技术，可以让多个块设备的内容通过一个挂载点访问：

1. 使用 LVM（逻辑卷管理）

LVM（Logical Volume Manager）可以将多个物理块设备（物理卷）组合成一个逻辑卷，然后挂载到单个挂载点。

步骤：
1. 安装 LVM（如果未安装）：
```
sudo apt install lvm2
```
2. 创建物理卷：
```
sudo pvcreate /dev/sdb1 /dev/sdc1
```
3. 创建卷组，将多个物理卷加入：
```
sudo vgcreate my_vg /dev/sdb1 /dev/sdc1
```
4. 创建逻辑卷：
```
sudo lvcreate -L 100G -n my_lv my_vg
```
  - -L 100G：指定逻辑卷大小（根据实际可用空间）。
  - -n my_lv：逻辑卷名称。
5. 格式化逻辑卷（例如使用 ext4）：
```
sudo mkfs.ext4 /dev/my_vg/my_lv
```
6. 挂载逻辑卷：
```
sudo mkdir -p /mnt/data
sudo mount /dev/my_vg/my_lv /mnt/data
```
优点：
- 多个块设备被合并为一个逻辑卷，空间动态分配。
- 支持扩展卷组，添加更多设备。
缺点：
- 配置稍复杂，需了解 LVM 管理。
- 设备故障可能影响整个卷组。
应用场景：需要动态扩展存储空间的大型存储系统。

2. 使用 RAID（磁盘阵列）

RAID（Redundant Array of Independent Disks）可以将多个块设备组合成一个逻辑设备，挂载到单一挂载点。RAID 模式（如 RAID 0、RAID 1、RAID 5）决定数据如何分布或冗余。

步骤（以 RAID 0 为例，使用 mdadm）：
1. 安装 mdadm：
```
sudo apt install mdadm
```
2. 创建 RAID 0 阵列：
```
sudo mdadm --create /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1
```
  - --level=0：RAID 0（条带化，合并容量）。
  - --raid-devices=2：使用两个设备。
3. 格式化 RAID 设备：
```
sudo mkfs.ext4 /dev/md0
```
4. 挂载 RAID 设备：
```
sudo mkdir -p /mnt/data
sudo mount /dev/md0 /mnt/data
```
优点：
- RAID 0 合并多个设备的容量和性能。
- RAID 1/5 提供数据冗余。
缺点：
- RAID 0 无冗余，设备故障可能导致数据丢失。
- 配置和管理 RAID 需要额外知识。
应用场景：需要高性能或高可靠性的存储系统。

3. 使用 Btrfs 或 ZFS（跨设备文件系统）

Btrfs 和 ZFS 是高级文件系统，支持将多个块设备组合成一个存储池，挂载到单一挂载点，类似 LVM 或 RAID。

Btrfs 示例：
1. 安装 Btrfs 工具：
```
sudo apt install btrfs-progs
```
2. 创建 Btrfs 文件系统，包含多个设备：
```
sudo mkfs.btrfs -d single /dev/sdb1 /dev/sdc1
```
  - -d single：数据存储在多个设备上，类似 RAID 0。
3. 挂载 Btrfs 文件系统：
```
sudo mkdir -p /mnt/data
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/data
```
  - Btrfs 会自动识别其他设备（/dev/sdc1）。
优点：
- 支持动态添加/移除设备。
- 提供快照、压缩等高级功能。
缺点：
- Btrfs/ZFS 配置较复杂，性能开销可能较高。
应用场景：需要灵活存储管理或高级文件系统功能。

4. 使用 UnionFS 或 OverlayFS（合并文件系统）

UnionFS 或 OverlayFS 可以将多个文件系统的内容“叠加”到一个挂载点，呈现为单一目录结构。

OverlayFS 示例：

分别挂载两个块设备到不同目录：

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

结果：
- /mnt/merged 显示 /mnt/disk1 和 /mnt/disk2 的合并内容。
- 如果文件名冲突，后挂载的目录（lowerdir 中靠后的）优先。
优点：
- 文件系统内容逻辑合并，适合只读访问。
- 不修改底层设备结构。
缺点：
- 写操作复杂（需指定 upperdir）。
- 性能可能略低。
应用场景：需要将多个只读文件系统合并查看（如容器镜像、备份归档）。

5. 使用 mhddfs（用户空间文件系统）

mhddfs 是一个用户空间工具，可以将多个挂载点的存储空间合并，呈现为单一挂载点。

步骤：

安装 mhddfs：
```
sudo apt install mhddfs
```

挂载两个块设备：

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

结果：
- /mnt/merged 显示两个设备的内容，空间合并。
- 新文件会自动分配到有剩余空间的设备。
优点：
- 简单易用，适合非技术用户。
- 动态分配存储空间。
缺点：
- 用户空间实现，性能可能不如 LVM/RAID。
- 不支持冗余。
应用场景：家庭用户合并多个硬盘/U盘的存储空间。

注意事项

数据安全：
- 使用 LVM、RAID 0 或 mhddfs 时，单设备故障可能导致数据丢失，建议备份。
- RAID 1/5 或 ZFS 可提供冗余，但需更多设备。
设备准备：
- 确保块设备已格式化（例如 mkfs.ext4）并可单独挂载。
- 使用 lsblk -f 检查设备状态和 UUID。
卸载顺序：
- 对于 OverlayFS 或 mhddfs，先卸载合并挂载点，再卸载底层设备：
```
sudo umount /mnt/merged
sudo umount /mnt/disk1
sudo umount /mnt/disk2
```
性能考虑：
- LVM 和 RAID 性能较高，适合生产环境。
- OverlayFS 和 mhddfs 性能稍低，适合轻量级场景。
持久化配置：
- 为持久化挂载，需配置 /etc/fstab 或系统服务（如 mdadm 的 RAID 配置）。
- 示例（LVM 在 /etc/fstab 中）：
```
/dev/my_vg/my_lv /mnt/data ext4 defaults 0 2
```

实际应用示例

合并两个 U 盘的存储空间（使用 mhddfs）

假设有两个 U 盘 /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

验证：
```
lsblk
df -h /mnt/merged
```
结果：/mnt/merged 显示两个 U 盘的合并内容，空间为两者之和。

创建 RAID 0 阵列（高性能存储）

合并 /dev/sdb1 和 /dev/sdc1 为 RAID 0，挂载到 /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

总结

直接挂载：无法将多个块设备直接挂载到同一挂载点，后挂载会覆盖前挂载。
替代方案：
- LVM：合并设备为逻辑卷，动态分配空间。
- RAID：组合设备为高性能或冗余阵列。
- Btrfs/ZFS：高级文件系统，支持多设备存储池。
- OverlayFS/UnionFS：合并文件系统内容，适合只读场景。
- mhddfs：用户空间工具，简单合并存储空间。
选择依据：
- 性能需求：RAID 或 LVM。
- 简单性：mhddfs。
- 高级功能：Btrfs/ZFS。
- 只读合并：OverlayFS。