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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。而这些服务器大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RAID

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1。

此外磁盘阵列还有RAID1+0、 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 RAID5集合了RAID2、 RAID3、 RAID4的优点因此应用最广泛同时也淘汰了前3种RAID技术RAID6是RAID5的扩充进一步增强了数据的可靠性但效率低且成本高。 RAID7虽然增强了数据的可靠性但成本过高故而很少使用 除非是在安全性极高的场合。

1. 3RAID5的数据存储原理

RAID5是目前应用最为广泛的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出来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存储空间利用率非常高读写数据的速度也快。虽然 RAID5提供了一定的冗余性支持一块硬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时有不同的组织方式下面列出几种常见的组织方式。

1 左异步Adaptec反向奇偶校验 Backward321 。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AMI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RAID5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。 RAID5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RAID5的数据恢复

由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还是可以被恢复的。

2. 1磁盘阵列RAID5的数据恢复工具R-STUDIO简介

在磁盘阵列RAID5做数据恢复时支持RAID恢复的工具软件是必不可少的。 目前比较出名的支持RAID分析的工具有Winhex和R-STUDIO。其中 R-STUDIO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FAT12/16/32、 NTFS、 Ext2FS分区的磁盘提供完整数据维护解决方案。 同时对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Fdisk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RAID5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。在客户端操作数据时出现问题管理员在RAID卡管理界面中发现RAID5显示为Fail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卡管理介面中 0号盘Dead状态、 1-2盘为Offline状态盘柜中1、 2号盘有信息灯警示服务器Win2003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RAID5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RAID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RAID5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-STUDIO软件 并在该工具中通过菜单Drive/OpenImageFile打开备份的镜像文件如图5。

3接着选择RAID阵列重组类型见图6。有4种类型可供选择VirtualVolumeSet 虚拟卷集、 VirtualMirror 虚拟镜象、VirtualVolumeStripeSet虚拟条带卷、 VolumeRaid5虚拟RAID5。在这里选择创建虚拟RAID5。

4接着在左边窗口中选择“VolumesetsandRAIDs”下选中刚才创建的VirtualRAIDs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Preperties 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16K、左同步Standard。

5在参数设置完成后在VirtualRAIDs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中 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。

事实表明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来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正常使用状态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RAID5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 RAID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