磁盤陣列的數(shù)據(jù)恢復(fù)探析

1、磁盤陣列的數(shù)據(jù)恢復(fù)探析摘要：隨著電子政務(wù)、電子商務(wù)及全球信息化的發(fā)展，企業(yè)級(jí)服務(wù)器正在國(guó)家職能部門、企事業(yè)單位等得到普及。而這些服務(wù)器大多采用了磁盤陣列技術(shù)，一旦磁盤陣列發(fā)生故障，如何能快速地恢復(fù)該服務(wù)器中的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。就針對(duì)磁盤陣列的工作原理、技術(shù)規(guī)范、恢復(fù)方法、恢復(fù)工具等方面作了簡(jiǎn)要的探討。關(guān)鍵詞：磁盤陣列；工作原理；恢復(fù)方法1磁盤陣列（RAID）磁盤陣列的原理磁盤陣列原理就是利用數(shù)組方式將多塊硬盤組合成磁盤組，并當(dāng)作一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器來(lái)使用，配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計(jì)，以提升數(shù)據(jù)的安全性。磁盤陣列主要針對(duì)硬盤在容量及速度上無(wú)法跟上CPU及內(nèi)存的發(fā)展而提出的改善方法，目的是提高系統(tǒng)的存儲(chǔ)能力及容

2、錯(cuò)能力。磁盤陣列的技術(shù)規(guī)范根據(jù)數(shù)據(jù)組織的方式，目前業(yè)界公認(rèn)的可將磁盤陣列分為8個(gè)級(jí)別（RAIDORAID7）,它們的側(cè)重點(diǎn)各不相同。每個(gè)RAID等級(jí)分別針對(duì)速度、保護(hù)或兩者設(shè)計(jì)的結(jié)合而設(shè)計(jì)，各個(gè)級(jí)別的簡(jiǎn)單定義見表1。此外，磁盤陣列還有RAID1+0、5+0、JBOD等模式。其中JBOD（無(wú)冗余模式）嚴(yán)格上來(lái)講不屬于磁盤陣列范疇，只是現(xiàn)在很多計(jì)算機(jī)主板上帶有這種功能。由表1可知，RAID5集合了RAID2、RAID3、RAID4的優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用最廣泛，同時(shí)也淘汰了前3種RAID技術(shù)，RAID6是RAID5的擴(kuò)充，進(jìn)一步增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可靠性，但效率低且成本高。RAID7雖然增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可靠性但成本過(guò)

3、高故而很少使用，除非是在安全性極高的場(chǎng)合。1.3RAID5的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原理RAID5是目前應(yīng)用最為廣泛的RAID技術(shù)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原理是將多塊獨(dú)立硬盤進(jìn)行條帶化分割，相同帶區(qū)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)（異或運(yùn)算），校驗(yàn)數(shù)據(jù)平均分布在每塊硬盤上，這樣任何一塊硬盤上的數(shù)據(jù)丟失均可以通過(guò)校驗(yàn)數(shù)據(jù)推算出來(lái)，并且以N塊硬盤構(gòu)建RAID5陣列用戶可以有N-1塊硬盤的容量，存儲(chǔ)空間利用率非常高，讀寫數(shù)據(jù)的速度也快。雖然，RAID5提供了一定的冗余性（支持一塊硬盤掉線仍可繼續(xù)工作），但一旦掉盤后，運(yùn)行效率將會(huì)大幅下降。由于奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)是均勻分布在每塊磁盤上，因此，存在著數(shù)據(jù)條帶的順序和校驗(yàn)塊的位置方向的問(wèn)題，普通用戶可能不在意

4、，但對(duì)數(shù)據(jù)恢復(fù)來(lái)說(shuō)卻非常重要。不同的廠家在設(shè)計(jì)RAID5時(shí)有不同的組織方式，下面列出幾種常見的組織方式。（1）左異步（Adaptec反向奇偶校驗(yàn)，Backward321）。其中“左”指的是校驗(yàn)塊的移動(dòng)方向是向左循環(huán)，即陣列的條帶0的校驗(yàn)塊位于陣列最后一個(gè)磁盤（即4號(hào)盤）的0號(hào)塊，條帶1的校驗(yàn)塊位于倒數(shù)第二個(gè)磁盤（即3號(hào)盤）的1號(hào)塊，條帶2的校驗(yàn)塊位于第三塊磁盤（即2號(hào)盤）的2號(hào)塊，條帶3的校驗(yàn)塊位于磁盤0的3號(hào)塊，這時(shí)即完成一個(gè)整循環(huán)，再回至3號(hào)盤的4號(hào)塊,，類似由右向左旋轉(zhuǎn)而下；“異步”是指在每個(gè)條帶內(nèi)數(shù)據(jù)塊的寫入都是由低號(hào)盤開始寫入，寫滿一個(gè)塊后轉(zhuǎn)向高號(hào)盤，繼續(xù)寫入，完全不用考慮校驗(yàn)塊的位

5、置。具體數(shù)據(jù)組織方式如圖1。（2）左同步（AMI反向動(dòng)態(tài)奇偶校驗(yàn)）。其中，“同步”是指一個(gè)條帶內(nèi)的第一個(gè)數(shù)據(jù)塊總是跟在本條帶內(nèi)的校驗(yàn)塊之后。具體組織方式如圖2。（3）右異步（正向奇偶校驗(yàn)）。其中，“右”與上面的“左”相對(duì)應(yīng)，具體是指校驗(yàn)塊的走向是“自左向右”，右異步數(shù)據(jù)組織方式如圖3。（4）右同步（正向動(dòng)態(tài)奇偶校驗(yàn)）數(shù)據(jù)組織方式如圖4。在實(shí)際工作中，還可能會(huì)遇到其它的數(shù)據(jù)組織方式，需要讀取不同的陣列卡說(shuō)明書或其它方法來(lái)判斷。在做RAID5的磁盤陣列數(shù)據(jù)恢復(fù)前，必須要知道它的配置參數(shù)，這是數(shù)據(jù)恢復(fù)的關(guān)鍵。很多卡配置時(shí)不會(huì)給出組織方式，需要用戶自己去摸索試探。RAID5的關(guān)鍵參數(shù)主要有：一是盤序，

6、即每塊硬盤的組織順序，在拆卸前應(yīng)做好標(biāo)記；二是塊大小，分割數(shù)據(jù)塊進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)的大小單位，可能是十幾KB或上百KB；三是組織方式，指的是數(shù)據(jù)塊和奇偶校驗(yàn)塊存放的方式；四是起始位置，即第一塊奇偶校驗(yàn)塊的起始位置。2磁盤陣列RAID5的數(shù)據(jù)恢復(fù)由RAID5的數(shù)據(jù)組織方式可知RAID5系統(tǒng)本身有一定的容錯(cuò)功能，如果故障處理得好的話，在大多數(shù)情況下數(shù)據(jù)還是可以被恢復(fù)的。2.1磁盤陣列RAID5的數(shù)據(jù)恢復(fù)工具R-STUDIO簡(jiǎn)介在磁盤陣列RAID5做數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)，支持RAID恢復(fù)的工具軟件是必不可少的。目前比較出名的支持RAID分析的工具有Winhex和R-STUDIO。其中，R-STUDIO在恢復(fù)RAID方

7、面功能更為強(qiáng)大。這里介紹使用R-STUDIO工具進(jìn)行常規(guī)的RAID數(shù)據(jù)恢復(fù)方法。R-STUDIO是功能超強(qiáng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)、反刪除工具，采用全新恢復(fù)技術(shù)，為使用FAT12/16/32、NTFS、Ext2FS分區(qū)的磁盤提供完整數(shù)據(jù)維護(hù)解決方案。同時(shí)對(duì)本地和網(wǎng)絡(luò)磁盤提供支持，此外還提供大量的參數(shù)設(shè)置讓高級(jí)用戶獲得最佳恢復(fù)效果。其具體功能有：采用Windows資源管理器操作界面；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)；能夠重建損毀的RAID陣列；為磁盤、分區(qū)、目錄生成鏡像文件；恢復(fù)刪除分區(qū)上的文件、加密文件、數(shù)據(jù)流；恢復(fù)Fdisk或其它磁盤工具刪除過(guò)的數(shù)據(jù)、病毒破壞的數(shù)據(jù)、MBR破壞后的數(shù)據(jù)；識(shí)別特定文件名；將數(shù)據(jù)保存到任

8、何磁盤；瀏覽、編輯文件或磁盤內(nèi)容等。磁盤陣列RAID5的數(shù)據(jù)恢復(fù)案例某單位的HP服務(wù)器，外置的磁盤陣列柜配4塊73G盤、一塊熱備、3塊做成一組Raid5。在客戶端操作數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，管理員在RAID卡管理界面中發(fā)現(xiàn)RAID5顯示為Fail狀態(tài)。服務(wù)器Win2003系統(tǒng)中，原有陣列中的盤符全部丟失。經(jīng)售后工程師電話服務(wù)解決后的現(xiàn)象是，Raid卡管理介面中，0號(hào)盤Dead狀態(tài)、1-2盤為Offline狀態(tài)；盤柜中1、2號(hào)盤有信息燈警示；服務(wù)器Win2003系統(tǒng)不能識(shí)別盤陣。考慮到客戶在盤陣中有重要數(shù)據(jù)，因此建議請(qǐng)專業(yè)數(shù)據(jù)恢復(fù)人員提供服務(wù)。任務(wù)分析：數(shù)據(jù)恢復(fù)工程師上門對(duì)每塊盤的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果

9、為0號(hào)盤物理?yè)p壞，3號(hào)盤為熱備盤頂替了0號(hào)盤，但由于1、2號(hào)盤有壞扇區(qū)，引起1、2號(hào)盤離線，因此RAID5不能工作。根據(jù)上述故障現(xiàn)象提供的恢復(fù)方案是先對(duì)13號(hào)硬盤做鏡像，用鏡像文件代替原始硬盤，再用RAID重組技術(shù)，對(duì)原始的1、2、3號(hào)盤（缺0號(hào)盤）3盤塊虛擬重組為一個(gè)RAID5，導(dǎo)出用戶數(shù)據(jù)。操作方法與步驟：（1）首先制作硬盤的鏡像文件，可以用R-STUDIO、MTL、Winhex或其它工具。（2）然后打開R-STUDIO軟件，并在該工具中通過(guò)菜單Drive/OpenImageFile打開備份的鏡像文件，如圖5。（3）接著選擇RAID陣列重組類型見圖6。有4種類型可供選擇：VirtualVo

10、lumeSet虛擬卷集、VirtualMirror虛擬鏡象、VirtualVolumeStripeSet虛擬條帶卷、VolumeRaid5虛擬RAID5。在這里選擇創(chuàng)建虛擬RAID5。（4）接著在左邊窗口中選擇“VolumesetsandRAIDS下選中剛才創(chuàng)建的VirtualRAIDs，并將1、2、3個(gè)Img文件依次拖入右邊Parents框內(nèi)，再通過(guò)右下選項(xiàng)卡的Preperties（特性）進(jìn)行RAID參數(shù)設(shè)置。主要是RAIDBlockSize、RAIDBlocksOrder校驗(yàn)方向的設(shè)置。本例設(shè)置為16K、左同步（Standarc）。（5）在參數(shù)設(shè)置完成后，在VirtualRAIDs中虛擬磁

11、盤陣列上點(diǎn)右鍵，并選擇Scan（掃描）。在掃描完成后，即可在該目錄下以綠色字體顯示找到的所有有效分區(qū)。（6）接著打開綠色有效分區(qū)，即可以看到正常的目錄。此時(shí)，可以根據(jù)客戶的需要選擇要恢復(fù)的目錄，并導(dǎo)出數(shù)據(jù)。至此，即完成了磁盤陣列的用戶數(shù)據(jù)恢復(fù)了。在此案例的數(shù)據(jù)恢復(fù)過(guò)程中，由于2號(hào)盤和1號(hào)盤同時(shí)離線，故而僅需做故障盤的全盤鏡像，然后利用鏡像文件來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)即可；倘若是分別離線，則需要分析離線時(shí)間，去掉先離線的盤，用剩下的兩塊盤來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)。事實(shí)表明，在做磁盤陣列恢復(fù)之前，需要注意兩點(diǎn)：一是正確地判斷出故障情況，具體可通過(guò)觀察、詢問(wèn)和經(jīng)驗(yàn)判斷的方法來(lái)分析故障的形成原因及過(guò)程，然后再選擇正確的恢復(fù)手段。一般來(lái)說(shuō)磁盤陣列故障往往不是單一原因造成，常規(guī)的故障恢復(fù)手段只能恢復(fù)陣列狀態(tài)，而不能恢復(fù)陣列數(shù)據(jù)，即使讓磁盤陣列恢復(fù)到正常使用狀態(tài)，但這些操作往往會(huì)導(dǎo)致陣列底層數(shù)據(jù)的徹底損壞。因此，必須根據(jù)具體情況制訂相應(yīng)的解決方案，切不可貿(mào)然實(shí)施陣列恢復(fù)；二是要弄清楚硬盤組的盤序，切不可弄錯(cuò)。同時(shí)要設(shè)定好RAID5的組織方式，比如正向校驗(yàn)等。如果客戶忘記了組織方式，可以根據(jù)磁盤上數(shù)據(jù)塊的