磁盘阵列磁盘阵列的数据恢复探析

磁盘阵列的数据恢复探析

摘要 随着电子政务、 电子商务及全球信息化的发展企业级服务器正在国家职能部门、企事业单位等得到普及。而这些服务器人多采用了磁盘阵列技术一旦磁盘阵列发生故障如何能快速地恢复该服务器中的数据至关重要。就针对磁盘阵列的工作原理、技术规范、恢复方法、恢复工具等方面作了简要的探讨。

关键词磁盘阵列工作原理恢复方法

中图分类号 TP391文献标识码 A文章编号 1672-7800(2012)010-0132-02

作者简介蔡向阳(1974-),女硕士湖北黄冈职业技术学院电子信息学院副教授研究方向为网络管理与维护、信息安全。

1磁盘阵列(RATD)

1 ・ 1磁盘阵列的原理

磁盘阵列原理就是利用数组方式将多块硬盘组合成磁盘组并当作一个磁盘驱动器来使用配合数据分散排列的设计 以提升数据的安全性。 磁盘阵列主要针对硬盘在容量及速度上无法跟上CPU及内存的发展而提出的改善方法 目的是提高系统的存储能力及容错能力。

1 ・2磁盘阵列的技术规范

根据数据组织的方式 目前业界公认的可将磁盘阵列分为8个级别(RAID0-RAID7),它们的侧重点各不相同。每个RAID等级分别针对速度、

保护或两者设计的结合而设计各个级别的简单定义见表lo

此外磁盘阵列还有RAID 1+O、 5+0、 JBOD等模式。其中JBOD 无冗余模式严格上来讲不属于磁盘阵列范畴只是现在很多计算机主板上带有这种功能。 由表1可知,RATD 5集合了RAID2、 RAID3、 RATD4的优点,因此应用最广泛 同时也淘汰了前3种RAID技术 RAID 6是RAID 5的扩充,进一步增强了数据的可靠性但效率低口成本高。 RAID 7虽然增强了数据的可靠性但成木过高故而很少使用 除非是在安全性极高的场合。

1.3 RAID 5的数据存储原理

RATD 5是日前应用最为广泛的RAID技术其数据存储原理是将多块独立硬盘进行条带化分割相同带区进行奇偶校验异或运算 校验数据平均分布在每块硬盘上这样任何一块硬盘上的数据丢失均可以通过校验数据推算岀来并且以N块硬盘构建RAID5阵列用户可以有N-1块硬盘的容量存储空间利用率卄•常高读写数据的速度也快。虽然 RAID5提供了一定的兀余性支持一块硕盘掉线仍可继续工作 但一旦掉盘后运行效率将会大幅下降。

由于奇偶校验数据是均匀分布在每块磁盘上 因此存在着数据条带的顺序和校验块的位置方向的问题普通用户可能不在意但对数据恢复来说却非常重要。不同的厂家在设计RAID5时冇不同的组织方式下面列出儿种常见的组织方式。

1左异步Adaptec反向奇偶校验 B ackward321  o其中“左”指的是校验块的移动方向是向左循环 即阵列的条带0的校验块位于阵列最后一个磁盘即4号盘的0号块条带1的校验块位于倒数第二个磁盘

即3号盘的1号块条带2的校验块位于第三块磁盘即2号盘的2号块条带3的校验块位于磁盘0的3号块这时即完成一个整循环 再回至3号盘的4号块……类似由右向左旋转而下 “异步”是指在每个条带内数据块的写入都是由低号盘开始写入写满一个块后转向高号盘继续写入完全不用考虑校验块的位置。具体数据组织方式如图1 。

2 左同步AM I反向动态奇偶校验 。其中 “同步”是指一个条带内的第一个数据块总是跟在本条带内的校验块之后。具体组织方式如图

2。

3 右异步正向奇偶校验 。其中 “右”与上面的“左”相对应,具体是指校验块的走向是“自左向右”右异步数据组织方式如图3。

4 右同步正向动态奇偶校验数据组织方式如图4。

在实际工作中还可能会遇到其它的数据组织方式需要读取不同的阵列卡说明书或其它方法来判断。在做RAI D 5的磁盘阵列数据恢复前必须要知道它的配置参数这是数据恢复的关键。很多卡配置时不会给出组织方式需要用户自己去摸索试探。 RATD 5的关键参数主要有一是盘序,即每块硬盘的组织顺序在拆卸前应做好标记二是块大小分割数据块进行存储时的大小单位可能是十几KB或上百KB三是组织方式指的是数据块和奇偶校验块存放的方式 四是起始位置 即第一块奇偶校验块的起始位置。

2磁盘阵列RATD 5的数据恢复

山RAID5的数据组织方式可知RAID5系统本身有一定的容错功能如

果故障处理得好的话在大多数情况下数据述是可以被恢复的。

2. 1磁盘阵列RAID5的数据恢复工具R-STUDIO简介

在磁盘阵列RAID 5做数据恢复时支持RAID恢复的工具软件是必不可少的。 冃前比较出名的支持RAI D分析的工具有Winhex和R-S TUD IO。其屮 R-S TUD IO在恢复RAID方面功能更为强大。这里介绍使用R-STUDIO工具进行常规的RAID数据恢复方法。

R-STUDIO是功能超强的数据恢复、反删除工具采用全新恢复技术为使用FAT 12/16/32.NTFS、 Ext2FS分区的磁盘提供完整数据维护解决方案。 同时対本地和网络磁盘提供支持此外还提供大量的参数设置让高级用户获得最佳恢复效果。其具体功能有采用Windows资源管理器操作界面通过网络恢复远程数据能够重建损毁的RAID阵列 为磁盘、分区、目录生成镜像文件;恢复删除分区上的文件、加密文件、数据流;恢复F di sk或其它磁盘工具删除过的数据、病毒破坏的数据、MBR破坏后的数据识别特定文件名将数据保存到任何磁盘浏览、编辑文件或磁盘内容等。

2.2磁盘阵列RAID 5的数据恢复案例

某单位的HP服务器外置的磁盘阵列柜配4块73G盘、一块热备、 3块做成一组Raid5 o在客户端操作数据时岀现问题管理员在RAID卡管理界面中发现RAID 5显示为Fa订状态。服务器Win2003系统中原有阵列中的盘符全部丢失。经售后工程师电话服务解决后的现象是 Raid卡管理介面屮 0号盘Dead状态、 1-2盘为0ffline状态盘柜屮1、 2号盘冇信息灯警示服务器Wi n2003系统不能识别盘阵。考虑到客户在盘阵中有重要数

据 因此建议请专业数据恢复人员提供服务。 任务分析数据恢复工程师上门对每块盘的数据进行检测检测结果为0号盘物理损坏, 3号盘为热备盘顶替了0号盘但由于1、 2号盘有坏扇区 引起1、 2号盘离线 因此RAID 5不能工作。根据上述故障现象提供的恢复方案是先对1〜3号硬盘做镜像用镜像文件代替原始硬盘再用RAI D重组技术对原始的

1、 2、 3号盘缺0号盘 3盘块虚拟重组为一个RAID 5,导出用户数据。

操作方法与步骤

1首先制作硬盘的镜像文件,可以用R-STUDIO、MTL、Winhex或其它工具。

2 然后打开R-STUD1O软件 并在该工具中通过菜单Drive/OpenTmageFi le打开备份的镜像文件如图5。

3 接着选择RAI D阵列重组类型见图6。有4种类型可供选择VirtualVolumeS et虚拟卷集、VirtualMirror虚拟镜象、 VirtualVolume Stripe Set虚拟条带卷、VolumeRaid5虚拟RAID5。在这里选择创建虚拟RAID50

4 接着在左边窗口中选择"VolumesetsandRAID s”下选中刚才创建的VirtualRAID s,并将1、 2、 3个Img文件依次拖入右边Parents框内 再通过右下选项卡的 Prep erti e s 特性进行RAID参数设置。主要是RAIDBlockSize、 RAIDBlocksOrder校验方向的设置。本例设置为16 K、左同步Standard o

5 在参数设置完成后在VirtualRATD s中虚拟磁盘阵列上点右键,并选择Scan 扫描 。在扫描完成后 即可在该目录下以绿色字体显示找

到的所有有效分区。

6接着打开绿色有效分区 即可以看到正常的目录。此时可以根

据客户的需要选择要恢复的目录并导出数据。至此 即完成了磁盘

阵列的用户数据恢复了。

在此案例的数据恢复过程屮 由于2号盘和1号盘同时离线故而仅需做故障盘的全盘镜像然后利用镜像文件来恢复数据即可倘若是分别离线则需要分析离线时间去掉先离线的盘用剩下的两块盘来恢复数据。

芋实表明在做磁盘阵列恢复之前需要注意两点一是正确地判断出故障情况具体可通过观察、询问和经验判断的方法來分析故障的形成原因及过程然后再选择正确的恢复手段。一般来说磁盘阵列故障往往不是单一原因造成常规的故障恢复手段只能恢复阵列状态而不能恢复阵列数据 即使让磁盘阵列恢复到止常使用状态但这些操作往往会导致阵列底层数据的彻底损坏。因此必须根据具体情况制订相应的解决方案 切不可贸然实施阵列恢复二是要弄清楚硬盘组的盘序切不可弄错。 同时要设定好RAT D 5的组织方式 比如正向校验等。如果客户忘记了组织方式可以根据磁盘上数据块的大小和内容来分析、判断。有一些软件可以 自动帮助分析如Winhex,但效果都比不上有丰富经验的技术人员。在组织方式确定下来后起始位置和数据块大小也可以确定了至此 RAI D数据恢复就至少成功了一半。

参考文献

[1]何欢何倩•数据备份与恢复[M].北京机械工业出版社 2012.

[2]蔡平•磁盘阵列的数据安全隐患与数据修复[C]•第二十一次全国

计算机安全学术交流会论文集 2006.责任编辑余晓