清水雅然

折腾日记：旧笔记本 + 外接硬盘 + UPS：打造低成本且不怕断电的家用NAS全记录

2026-03-02

低成本家用NAS数据安全方案：基于Systemd Timer实现硬盘智能挂载/卸载

作为一名折腾党，之前提到我用家里闲置的旧工作站笔记本+硬盘盒，搭了一套低成本家用NAS系统，日常用来存照片、备份数据、跑轻量服务，性价比拉满。但前段时间修电路时，意外踩了个坑——硬盘盒是单独插电源供电的，电路断电时硬盘盒直接断电，清晰地听到硬盘“咔”的一声，那种瞬间断电的声音真的太揪心了。

事后查看RAID状态，万幸硬盘暂时没出问题，但这次虚惊一场也让我意识到数据安全的重要性：硬盘最怕的就是突然断电，长期下来轻则损伤磁头，重则导致数据丢失、RAID阵列损坏，最稳妥的解决方案就是给整套设备配个UPS（不间断电源），至少能在市电中断时，争取到足够的时间安全卸载硬盘，避免硬损伤。

IMG_6019.jpeg

考虑到只是家用场景，没必要追求高端款，我下单了一款基础版UPS，满足供电续航即可。但问题也随之而来：这款入门UPS没有USB通信接口，无法直接给NAS（也就是我的笔记本）发送断电通知——如果是带USB接口的UPS，其实可以通过NUT（Network UPS Tools）这套开源工具监控UPS状态，实现断电自动触发安全操作。

这里简单提一句NUT：它是一套开源的UPS监控与管理工具集，核心作用就是实时监测UPS的运行状态（比如市电是否中断、电池剩余电量等），实现多设备联动，在断电时触发安全关机、硬盘卸载等操作，是NAS玩家的常用工具。但我的入门UPS不支持USB通信，没法直接用NUT，只能另寻思路。

既然UPS没法主动通知，那能不能让笔记本“被动感知”断电？我想到了一个关键细节：我的笔记本可以查到市电上，硬盘盒接到UPS上。当市电中断时，笔记本切换到电池供电，此时笔记本会检测到供电方式从“市电”切换为“电池”——只要捕捉到这个状态变化，就能判定市电中断，进而主动卸载硬盘，等到市电恢复、笔记本切换回市电供电时，再自动挂载硬盘。

Pasted image 20260302222933.png

思路确定后，就开始动手落地。最终，我基于笔记本的供电状态检测，用Systemd Timer实现了一套硬盘智能挂载/卸载的方案，全程低成本、无额外硬件，完美解决了入门UPS无法通知的问题。下面就把完整的实现过程分享给大家，适合和我一样用笔记本+硬盘盒搭NAS、又用了基础款UPS的朋友参考。

一、功能背景与核心需求

结合我的家用NAS场景，方案需要满足以下核心需求，兼顾数据安全和使用便捷性：

  • 笔记本切换电池供电时（即市电中断）：延迟5分钟自动卸载所有非系统硬盘，避免UPS电池耗尽后硬盘突然断电；

  • 恢复市电供电时：延迟30秒自动挂载硬盘，给UPS和设备一个稳定缓冲时间，避免刚恢复供电就挂载导致的不稳定；

  • 状态检测：每30秒检测一次笔记本供电状态，只有状态发生变化时才触发后续逻辑，减少资源占用；

  • 日志追溯：全流程记录关键操作（初始化、状态变化、延迟检查、挂载/卸载结果），方便后续排查问题；

  • 开机自启：脚本支持初始化自动触发，开机后无需手动操作，全程自动化运行。

二、核心实现思路

方案的核心逻辑是“捕捉供电状态变化→延迟触发操作→全程日志记录”，无需依赖任何第三方工具，仅用Linux系统自带的功能实现，稳定性拉满，具体思路如下：
这里为什么采用定时任务去读取，主要是/sys/class/power_supply/AC/online文件无法获取到内容的变化

  1. 电源状态检测：直接读取Linux内核文件 /sys/class/power_supply/AC/online 判断供电状态——文件内容为“1”表示市电供电，为“0”表示电池供电，无需安装额外依赖，高效且稳定；

  2. 时间戳控延迟：用锁文件存储供电状态变化的时间戳，每次检测时计算当前时间与触发时间的差值，判断是否满足设定的延迟条件（卸载延迟5分钟、挂载延迟30秒），避免瞬时电源波动误触发；

  3. Systemd Timer 触发：通过Systemd Timer设置每30秒执行一次检测脚本，并且能实现开机自启、状态监控；

  4. 全流程日志：脚本内置日志函数，关键节点（初始化、状态变化、延迟检查、挂载/卸载成功/失败）均输出到日志文件，便于后续追溯操作记录、排查问题。

三、完整实现代码（直接复制可用）

以下所有代码适配Ubuntu/Debian系Linux系统（我的笔记本装的是Ubuntu Server），大家根据自己的硬盘设备和挂载点修改配置即可。

1. 核心控制脚本（/usr/local/bin/unmount_hdd_on_battery.sh）

这是整个方案的核心，负责检测电源状态、判断延迟条件、执行硬盘挂载/卸载操作，同时记录日志。

#!/bin/bash

# ===================== 核心配置（请根据自身环境修改） =====================
# 挂载映射（设备 → 挂载点），key是硬盘设备路径，value是对应的挂载点
# 可通过 lsblk 命令查看自己的硬盘设备（如/dev/sdf1、/dev/md1等）
declare -A MOUNT_MAP=(
    ["/dev/sdf1"]="/mnt/ubuntu_data"  # 普通硬盘分区
    ["/dev/sde"]="/files"             # 单独硬盘
    ["/dev/md1"]="/raid1"             # RAID阵列
)
# 延迟时间配置（单位：秒）
DELAY_UNMOUNT=300  # 电池供电后，延迟5分钟（300秒）卸载硬盘
DELAY_MOUNT=30     # 恢复市电后，延迟30秒挂载硬盘
# 日志/锁/缓存文件路径（无需修改，默认即可）
LOG_FILE="/var/log/battery_unmount_hdd.log"
UNMOUNT_LOCK="/tmp/battery_unmount.lock"  # 存储卸载触发时间戳
MOUNT_LOCK="/tmp/battery_mount.lock"      # 存储挂载触发时间戳
STATUS_CACHE="/tmp/power_status.cache"    # 存储上一次电源状态，用于判断状态变化
AC_FILE="/sys/class/power_supply/AC/online"  # 电源状态核心文件
# ====================================================

# 统一日志函数（带时间戳、日志级别，确保子进程也能正常写入日志）
log() {
    local LEVEL=$1
    local MSG=$2
    # 除DEBUG级别外，均写入日志文件（DEBUG仅用于调试，不冗余记录）
    if [[ "$LEVEL" != "DEBUG" ]]; then
        echo "[$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')] [$LEVEL] $MSG" | sudo tee -a "$LOG_FILE" > /dev/null
    fi
}

# 读取当前电源状态（仅依赖内核文件，无任何外部依赖，稳定性高）
get_power_status() {
    # 检查核心文件是否存在（避免系统差异导致的错误）
    if [ ! -f "$AC_FILE" ]; then
        log "ERROR" "AC状态文件不存在：$AC_FILE，无法检测电源状态"
        echo "unknown"
        return
    fi
    # 读取文件内容，判断供电状态
    local ac_val=$(cat "$AC_FILE" 2>/dev/null)
    [ "$ac_val" = "1" ] && echo "AC" || echo "battery"
}

# 执行硬盘卸载操作（支持多硬盘/RAID，强制卸载避免占用导致失败）
do_unmount() {
    log "INFO" "========== 开始执行硬盘卸载操作 =========="
    # 遍历所有配置的硬盘设备和挂载点
    for dev in "${!MOUNT_MAP[@]}"; do
        mount_point=${MOUNT_MAP[$dev]}
        # 先判断硬盘是否已挂载，避免重复卸载
        if mount | grep -q "^$dev on $mount_point "; then
            # -lf 参数：强制卸载（-f）、不更新/etc/mtab（-l），避免占用导致卸载失败
            sudo umount -lf "$mount_point"
            if [ $? -eq 0 ]; then
                log "SUCCESS" "卸载成功：挂载点=$mount_point（设备=$dev）"
            else
                log "ERROR" "卸载失败：挂载点=$mount_point（设备=$dev），可能被进程占用"
            fi
        else
            log "INFO" "无需卸载：挂载点=$mount_point（设备=$dev）未挂载"
        fi
    done
    # 卸载完成后，删除卸载锁文件（避免重复触发）
    sudo rm -f "$UNMOUNT_LOCK"
    log "INFO" "========== 硬盘卸载操作执行完毕 =========="
}

# 执行硬盘挂载操作（自动创建挂载点，避免目录不存在导致失败）
do_mount() {
    log "INFO" "========== 开始执行硬盘挂载操作 =========="
    # 遍历所有配置的硬盘设备和挂载点
    for dev in "${!MOUNT_MAP[@]}"; do
        mount_point=${MOUNT_MAP[$dev]}
        # 确保挂载点目录存在，不存在则自动创建
        if [ ! -d "$mount_point" ]; then
            sudo mkdir -p "$mount_point"
            log "INFO" "挂载点目录不存在，已自动创建：$mount_point"
        fi
        # 先判断硬盘是否已挂载，避免重复挂载
        if ! mount | grep -q "^$dev on $mount_point "; then
            sudo mount "$dev" "$mount_point"
            if [ $? -eq 0 ]; then
                log "SUCCESS" "挂载成功：挂载点=$mount_point（设备=$dev）"
            else
                log "ERROR" "挂载失败：挂载点=$mount_point（设备=$dev），请检查设备是否正常"
            fi
        else
            log "INFO" "无需挂载：挂载点=$mount_point（设备=$dev）已挂载"
        fi
    done
    # 挂载完成后，删除挂载锁文件（避免重复触发）
    sudo rm -f "$MOUNT_LOCK"
    log "INFO" "========== 硬盘挂载操作执行完毕 =========="
}

# 检查延迟是否满足（参数1：锁文件路径  参数2：所需延迟秒数）
check_delay() {
    local lock_file=$1
    local delay=$2
    # 锁文件不存在，说明未触发过状态变化，不满足延迟条件
    if [ ! -f "$lock_file" ]; then
        log "DEBUG" "锁文件不存在：$lock_file，不满足延迟检查条件"
        return 1
    fi
    # 读取锁文件中的触发时间戳（状态变化时记录的时间）
    local trigger_time=$(cat "$lock_file" 2>/dev/null)
    # 时间戳为空，说明锁文件异常，删除后返回不满足
    if [ -z "$trigger_time" ]; then
        sudo rm -f "$lock_file"
        log "WARNING" "锁文件内容异常，已删除：$lock_file"
        return 1
    fi
    # 计算当前时间与触发时间的差值（已过去的秒数）
    local now=$(date +%s)
    local elapsed=$((now - trigger_time))
    log "DEBUG" "延迟检查：触发时间=$trigger_time，已过去=$elapsed秒，要求延迟=$delay秒"
    # 已过去时间 ≥ 要求延迟，说明满足条件，返回成功
    [ $elapsed -ge $delay ] && return 0 || return 1
}

# 主逻辑（核心执行流程）
main() {
    # 初始化日志文件（确保文件存在且可写）
    sudo touch "$LOG_FILE" && sudo chmod 666 "$LOG_FILE"
    log "DEBUG" "脚本启动，开始执行电源状态检测"

    # 1. 获取当前电源状态
    local current_status=$(get_power_status)
    # 若无法检测到电源状态，直接退出脚本
    if [ "$current_status" = "unknown" ]; then
        log "ERROR" "无法正常检测电源状态，脚本退出"
        exit 1
    fi
    log "DEBUG" "当前电源状态：$current_status"

    # 2. 首次运行初始化（缓存文件不存在时）
    if [ ! -f "$STATUS_CACHE" ]; then
        log "INFO" "首次运行，初始化电源状态缓存"
        # 将当前状态写入缓存文件，用于后续判断状态变化
        echo "$current_status" | sudo tee "$STATUS_CACHE" > /dev/null
        
        # 初始化状态为电池供电：记录卸载触发时间，后续检查延迟
        if [ "$current_status" = "battery" ]; then
            local trigger_time=$(date +%s)
            echo "$trigger_time" | sudo tee "$UNMOUNT_LOCK" > /dev/null
            log "INFO" "初始化状态为电池供电，记录卸载触发时间：$trigger_time（延迟$DELAY_UNMOUNT秒后执行卸载）"
        fi
        
        # 初始化状态为市电供电：记录挂载触发时间，后续检查延迟
        if [ "$current_status" = "AC" ]; then
            local trigger_time=$(date +%s)
            echo "$trigger_time" | sudo tee "$MOUNT_LOCK" > /dev/null
            log "INFO" "初始化状态为市电供电，记录挂载触发时间：$trigger_time（延迟$DELAY_MOUNT秒后执行挂载）"
        fi
        # 首次初始化完成，退出脚本（等待下一次Timer触发）
        exit 0
    fi

    # 3. 读取上一次的电源状态（从缓存文件中读取）
    local last_status=$(cat "$STATUS_CACHE" 2>/dev/null)
    # 缓存文件为空，说明异常，重新初始化后退出
    if [ -z "$last_status" ]; then
        log "WARNING" "电源状态缓存文件为空，重新初始化"
        echo "$current_status" | sudo tee "$STATUS_CACHE" > /dev/null
        exit 0
    fi

    # 4. 电源状态变化处理（仅当当前状态与上一次不同时触发）
    if [ "$current_status" != "$last_status" ]; then
        log "INFO" "电源状态发生变化：$last_status → $current_status"
        # 更新缓存文件，记录当前状态
        echo "$current_status" | sudo tee "$STATUS_CACHE" > /dev/null
        
        # 场景1：从市电（AC）切换到电池（battery）→ 触发卸载流程
        if [ "$current_status" = "battery" ]; then
            # 清除挂载锁文件（避免同时触发挂载操作）
            sudo rm -f "$MOUNT_LOCK"
            # 记录卸载触发时间戳
            local trigger_time=$(date +%s)
            echo "$trigger_time" | sudo tee "$UNMOUNT_LOCK" > /dev/null
            log "INFO" "检测到切换为电池供电，记录卸载触发时间：$trigger_time（延迟$DELAY_UNMOUNT秒后执行卸载）"
        fi
        
        # 场景2：从电池（battery）切换到市电（AC）→ 触发挂载流程
        if [ "$current_status" = "AC" ]; then
            # 清除卸载锁文件（避免同时触发卸载操作）
            sudo rm -f "$UNMOUNT_LOCK"
            # 记录挂载触发时间戳
            local trigger_time=$(date +%s)
            echo "$trigger_time" | sudo tee "$MOUNT_LOCK" > /dev/null
            log "INFO" "检测到切换为市电供电，记录挂载触发时间：$trigger_time（延迟$DELAY_MOUNT秒后执行挂载）"
        fi
    fi

    # 5. 检查延迟条件，执行对应操作
    # 检查卸载延迟：若满足延迟条件，执行卸载
    if check_delay "$UNMOUNT_LOCK" "$DELAY_UNMOUNT"; then
        log "INFO" "卸载延迟条件满足（已等待$DELAY_UNMOUNT秒），开始执行卸载操作"
        do_unmount
    fi
    
    # 检查挂载延迟：若满足延迟条件，执行挂载
    if check_delay "$MOUNT_LOCK" "$DELAY_MOUNT"; then
        log "INFO" "挂载延迟条件满足（已等待$DELAY_MOUNT秒），开始执行挂载操作"
        do_mount
    fi

    log "DEBUG" "本次脚本执行完成，静默退出，等待下一次检测"
}

# 启动主逻辑
main

2. Systemd Service 文件（/etc/systemd/system/battery-unmount-hdd.service）

Systemd Service 用于定义脚本的执行方式，指定运行用户、执行路径等，确保脚本能正常运行。

[Unit]
Description=Unmount HDD when on battery power, mount when on AC power
# 确保系统进入多用户模式后再启动（避免启动过早导致设备未识别）
After=multi-user.target

[Service]
# oneshot：一次性执行，执行完就退出（由Timer定时触发）
Type=oneshot
# 脚本执行路径（与上面的核心脚本路径一致）
ExecStart=/usr/local/bin/unmount_hdd_on_battery.sh
# 用root用户运行（挂载/卸载硬盘需要root权限）
User=root
Group=root

[Install]
# 关联到multi-user.target，确保开机后能被正常启动
WantedBy=multi-user.target

3. Systemd Timer 文件（/etc/systemd/system/battery-unmount-hdd.timer）

Systemd Timer 用于定时触发Service，实现每30秒执行一次检测脚本，替代传统crontab，更稳定、更易管理。

[Unit]
Description=Check power status every 30 seconds for HDD mount/unmount
# 描述Timer的作用，便于后续查看状态

[Timer]
# 定时规则：每分钟的0秒、30秒执行一次（即每30秒执行一次）
OnCalendar=*:*:0/30
# Persistent=true：若系统关机期间错过执行时间，开机后立即补执行一次，避免漏检
Persistent=true
# 执行精度：1秒（确保定时执行的准确性）
AccuracySec=1s
# 关闭随机延迟（避免Timer堆积，确保每30秒准时执行）
RandomizedDelaySec=0

[Install]
# 关联到timers.target，确保Timer能被正常启用和管理
WantedBy=timers.target

四、部署步骤

1. 写入脚本并赋予执行权限

先将核心脚本写入指定路径，然后赋予执行权限（否则无法运行）：

# 1. 写入核心脚本（可先复制脚本内容，再执行以下命令）
sudo nano /usr/local/bin/unmount_hdd_on_battery.sh
# 粘贴脚本内容后，按 Ctrl+O 保存，Ctrl+X 退出

# 2. 赋予脚本执行权限（必须执行，否则无法运行）
sudo chmod +x /usr/local/bin/unmount_hdd_on_battery.sh

# 3. 写入Service文件
sudo nano /etc/systemd/system/battery-unmount-hdd.service
# 粘贴Service文件内容，Ctrl+O 保存，Ctrl+X 退出

# 4. 写入Timer文件
sudo nano /etc/systemd/system/battery-unmount-hdd.timer
# 粘贴Timer文件内容，Ctrl+O 保存，Ctrl+X 退出

2. 启动并启用定时任务

部署完成后，需要重新加载Systemd配置，然后启用并启动Timer，让脚本自动运行：

# 1. 重新加载Systemd配置（让系统识别新的Service和Timer）
sudo systemctl daemon-reload

# 2. 启用并启动Timer（--now 表示立即启动，同时设置开机自启）
sudo systemctl enable --now battery-unmount-hdd.timer

3. 验证部署结果

部署完成后，执行以下命令验证是否正常运行，确保没有问题：

# 1. 查看Timer状态（显示 active (waiting) 即为正常）
sudo systemctl status battery-unmount-hdd.timer

# 2. 查看下一次执行时间（确认Timer是否按30秒间隔触发）
sudo systemctl list-timers | grep battery-unmount-hdd

# 3. 实时查看日志（确认脚本是否正常执行，有无错误）
tail -f /var/log/battery_unmount_hdd.log

正常情况下，执行sudo systemctl status battery-unmount-hdd.timer 会显示类似以下内容（active表示运行正常）：

● battery-unmount-hdd.timer - Check power status every 30 seconds for HDD mount/unmount Loaded: loaded (/etc/systemd/system/battery-unmount-hdd.timer; enabled; preset: enabled) Active: active (waiting) since Sun 2026-03-02 22:17:10 CST; 1h 20min ago Trigger: Mon 2026-03-03 00:00:30 CST; 22min left

实时查看日志时，会看到脚本每30秒执行一次的记录，首次运行会显示初始化日志，状态变化时会记录对应的触发信息。
Pasted image 20260302223055.png

五、效果展示与实际测试

部署完成后，我做了几次实际测试，验证方案的稳定性和有效性，以下是测试效果和日志截图。

这是我早上重启笔记本后，脚本初始化的效果日志（首次运行会初始化状态，记录触发时间）：

其中有一次卸载失败的记录，拔掉了硬盘盒的USB线，导致设备无法识别，脚本正常记录了错误信息，后续重新插上USB线、恢复市电后，脚本自动挂载成功，完全符合预期。

另外，我也测试了市电中断的场景：拔掉UPS的市电插头，笔记本切换到电池供电，脚本记录状态变化，5分钟后自动卸载所有非系统硬盘；重新插上市电，笔记本切换回市电供电，30秒后自动挂载硬盘，整个过程完全自动化，无需手动干预

Pasted image 20260302223123.png

六、拓展方案（非笔记本NAS场景适用）

如果你的NAS不是笔记本（比如是台式机、树莓派等），无法通过检测自身供电状态判断UPS是否切换，也可以用类似的思路实现：

核心逻辑：将UPS的市电输入和路由器（或其他稳定设备）的市电输入接在同一回路，当市电中断时，路由器会断电，此时NAS通过ping路由器的IP地址，判断是否能ping通——若ping不通，说明市电中断，触发硬盘卸载；若ping通，说明市电恢复，触发硬盘挂载。

只需修改核心脚本中的“电源状态检测”部分，将读取 /sys/class/power_supply/AC/online 改为ping指定IP，其余逻辑完全不变，同样可以实现低成本的硬盘智能挂载/卸载。

七、总结与最终效果

这套方案的核心优势的是“低成本、无额外硬件、全自动化”，完美解决了自己笔记本搭建的NAS，使用UPS无法给NAS发送断电通知的问题，通过笔记本自身的供电状态检测，间接判断市电是否中断，进而实现硬盘的安全卸载和自动挂载，避免了硬盘突然断电导致的损坏和数据丢失。

整个方案仅依赖Linux系统自带的Systemd和内核文件，无需安装任何第三方工具，稳定性高、资源占用低，适合家用NAS场景。部署完成后，全程无需手动操作，开机自启、定时检测、自动执行，真正实现了“省心又安全”。

最后贴上我的家用NAS机柜完整版效果图，但通过这套方案，数据安全得到了充分保障，性价比直接拉满～
IMG_5961.png