RAID磁盤陣介紹及RAID5數(shù)據(jù)恢復(fù)

1、RAID磁盤陣介紹及RAID5數(shù)據(jù)恢復(fù)軟RAID(software-basedRAID)是基于軟件的RAID。它可能是最普遍的被使用的RAID陣列，這是由于現(xiàn)在的很多服務(wù)器操作系統(tǒng)都集成了RAID功能。比如MicrosoftWindowsNT，Windows2000，Windows2003，NovellNetware和Linux。軟件RAID集成于操作系統(tǒng)，有比較低的始投資，但是它的CPU占用率非常高，并且只有非常有限的陣列操作功能。由于軟件RAID是在操作系統(tǒng)下實現(xiàn)RAID，軟RAID不能保護(hù)系統(tǒng)盤。亦即系統(tǒng)分區(qū)不能參與實現(xiàn)RAID。有些操作系統(tǒng)，RAID的配置信息存在系統(tǒng)信息中，而不是存在

2、硬盤上；當(dāng)系統(tǒng)崩潰，需重新安裝時，RAID的信息也會丟失。尤其是軟件RAID5是CPU的增強(qiáng)方式，會導(dǎo)致30%40%1/0功能的降低，所以不建議使用軟件RAID在增強(qiáng)的處理器服務(wù)器中。硬RAID(這里只討論基于總線的RAID)是由內(nèi)建RAID功能的主機(jī)總線適配器(Hostbusadapter)控制，直接連接到服務(wù)器的系統(tǒng)總線上的。總線RAID具有較軟RAID更多的功能但是又不會顯著的增加總擁有成本。這樣可以極大節(jié)省服務(wù)器系統(tǒng)CPU和操作系統(tǒng)的資源。從而使網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的性能獲得很大的提高。支持很多先進(jìn)功能如：熱插拔，熱備盤，SAFTE，陣列管理，等等。并且其價格價格相對較低。它的缺點是要占用PCI

3、總線帶寬，所以PCII/O可能變成陣列速度的瓶頸HostRAID是一種把初級的RAID功能附加給SCSI或者SATA卡而產(chǎn)生的產(chǎn)品。它是基于硬和軟RAID之間的一種產(chǎn)品。它把軟件RAID功能集成到了產(chǎn)品的固件上，從而提高了產(chǎn)品的功能和容錯能力。它可以支持RAID0和RAID1。Raid定義RAID(RedundantArrayofIndependentDisk獨立冗余磁盤陣列)技術(shù)是加州大學(xué)伯克利分校1987年提出，最初是為了組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，同時希望磁盤失效時不會使對數(shù)據(jù)的訪問受損失而開發(fā)出一定水平的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。RAID就是一種由多塊廉價磁盤構(gòu)成的冗余陣列，在操作系統(tǒng)下是

4、作為一個獨立的大型存儲設(shè)備出現(xiàn)。RAID可以充分發(fā)揮出多塊硬盤的優(yōu)勢，可以提升硬盤速度,增大容量,提供容錯功能夠確保數(shù)據(jù)安全性，易于管理的優(yōu)點，在任何一塊硬盤出現(xiàn)問題的情況下都可以繼續(xù)工作，不會受到損壞硬盤的影響。二、RAID的幾種工作模式1、RAID0即DataStripping數(shù)據(jù)分條技術(shù)。RAID0可以把多塊硬盤連成一個容量更大的硬盤群，可以提高磁盤的性能和吞吐量。RAID0沒有冗余或錯誤修復(fù)能力，成本低，要求至少兩個磁盤，一般只是在那些對數(shù)據(jù)安全性要求不高的情況下才被使用。(1)、RAID0最簡單方式就是把x塊同樣的硬盤用硬件的形式通過智能磁盤控制器或用操作系統(tǒng)中的磁盤驅(qū)動程序以軟件的

5、方式串聯(lián)在一起，形成一個獨立的邏輯驅(qū)動器，容量是單獨硬盤的x倍,在電腦數(shù)據(jù)寫時被依次寫入到各磁盤中，當(dāng)一塊磁盤的空間用盡時，數(shù)據(jù)就會被自動寫入到下一塊磁盤中，它的好處是可以增加磁盤的容量。速度與其中任何一塊磁盤的速度相同，如果其中的任何一塊磁盤出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將會受到破壞，可靠性是單獨使用一塊硬盤的1/n。(2)、RAID0的另一方式是用n塊硬盤選擇合理的帶區(qū)大小創(chuàng)建帶區(qū)集，最好是為每一塊硬盤都配備一個專門的磁盤控制器，在電腦數(shù)據(jù)讀寫時同時向n塊磁盤讀寫數(shù)據(jù)，速度提升n倍。提高系統(tǒng)的性能。2、RAID1RAID1稱為磁盤鏡像：把一個磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個磁盤上，在不影響性能情況下最大限度的保

6、證系統(tǒng)的可靠性和可修復(fù)性上，具有很高的數(shù)據(jù)冗余能力，但磁盤利用率為50%,故成本最高，多用在保存關(guān)鍵性的重要數(shù)據(jù)的場合。RAID1有以下特點：、RAID1的每一個磁盤都具有一個對應(yīng)的鏡像盤，任何時候數(shù)據(jù)都同步鏡像，系統(tǒng)可以從一組鏡像盤中的任何一個磁盤讀取數(shù)據(jù)。、磁盤所能使用的空間只有磁盤容量總和的一半，系統(tǒng)成本高。、只要系統(tǒng)中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用，甚至可以在一半數(shù)量的硬盤出現(xiàn)問題時系統(tǒng)都可以正常運行。、出現(xiàn)硬盤故障的RAID系統(tǒng)不再可靠，應(yīng)當(dāng)及時的更換損壞的硬盤，否則剩余的鏡像盤也出現(xiàn)問題，那么整個系統(tǒng)就會崩潰。、更換新盤后原有數(shù)據(jù)會需要很長時間同步鏡像，外界對數(shù)據(jù)的訪問不會

7、受到影響，只是這時整個系統(tǒng)的性能有所下降。、RAID1磁盤控制器的負(fù)載相當(dāng)大，用多個磁盤控制器可以提高數(shù)據(jù)的安全性和可用性。3、RAID0+1把RAID0和RAID1技術(shù)結(jié)合起來，數(shù)據(jù)除分布在多個盤上外，每個盤都有其物理鏡像盤，提供全冗余能力，允許一個以下磁盤故障，而不影響數(shù)據(jù)可用性，并具有快速讀/寫能力。RAID0+1要在磁盤鏡像中建立帶區(qū)集至少4個硬盤。4、RAID2電腦在寫入數(shù)據(jù)時在一個磁盤上保存數(shù)據(jù)的各個位，同時把一個數(shù)據(jù)不同的位運算得到的海明校驗碼保存另一組磁盤上，由于海明碼可以在數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤的情況下將錯誤校正，以保證輸出的正確。但海明碼使用數(shù)據(jù)冗余技術(shù)，使得輸出數(shù)據(jù)的速率取決于驅(qū)動

8、器組中速度最慢的磁盤。RAID2控制器的設(shè)計簡單。5、RAID3:帶奇偶校驗碼的并行傳送RAID3使用一個專門的磁盤存放所有的校驗數(shù)據(jù)，而在剩余的磁盤中創(chuàng)建帶區(qū)集分散數(shù)據(jù)的讀寫操作。當(dāng)一個完好的RAID3系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)，只需要在數(shù)據(jù)存儲盤中找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀取操作即可。但當(dāng)向RAID3寫入數(shù)據(jù)時，必須計算與該數(shù)據(jù)塊同處一個帶區(qū)的所有數(shù)據(jù)塊的校驗值，并將新值重新寫入到校驗塊中，這樣無形雖增加系統(tǒng)開銷。當(dāng)一塊磁盤失效時，該磁盤上的所有數(shù)據(jù)塊必須使用校驗信息重新建立，如果所要讀取的數(shù)據(jù)塊正好位于已經(jīng)損壞的磁盤，則必須同時讀取同一帶區(qū)中的所有其它數(shù)據(jù)塊，并根據(jù)校驗值重建丟失的數(shù)據(jù)，這使系統(tǒng)減慢。當(dāng)

9、更換了損壞的磁盤后，系統(tǒng)必須一個數(shù)據(jù)塊一個數(shù)據(jù)塊的重建壞盤中的數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)的性能會受到嚴(yán)重的影響。RAID3最大不足是校驗盤很容易成為整個系統(tǒng)的瓶頸，對于經(jīng)常大量寫入操作的應(yīng)用會導(dǎo)致整個RAID系統(tǒng)性能的下降。RAID3適合用于數(shù)據(jù)庫和WEB服務(wù)器等。6、RAID4RAID4即帶奇偶校驗碼的獨立磁盤結(jié)構(gòu)，RAID4和RAID3很象，它對數(shù)據(jù)的訪問是按數(shù)據(jù)塊進(jìn)行的,也就是按磁盤進(jìn)行的，每次是一個盤，RAID4的特點和RAID3也挺象，不過在失敗恢復(fù)時，它的難度可要比RAID3大得多了，控制器的設(shè)計難度也要大許多，而且訪問數(shù)據(jù)的效率不怎么好。7、RAID5RAID5把校驗塊分散到所有的數(shù)據(jù)盤中。

10、RAID5使用了一種特殊的算法，可以計算出任何一個帶區(qū)校驗塊的存放位置。這樣就可以確保任何對校驗塊進(jìn)行的讀寫操作都會在所有的RAID磁盤中進(jìn)行均衡，從而消除了產(chǎn)生瓶頸的可能。RAID5的讀出效率很高，寫入效率一般，塊式的集體訪問效率不錯。RAID5提高了系統(tǒng)可靠性，但對數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿行越鉀Q不好，而且控制器的設(shè)計也相當(dāng)困難。RAID5數(shù)據(jù)恢復(fù)：雖然復(fù)雜的raid系統(tǒng)有著特定的結(jié)構(gòu)保護(hù)你的數(shù)據(jù)，但由于誤操作和硬件故障引起的數(shù)據(jù)丟失還是頻繁地發(fā)生。大多數(shù)raid用戶看重的就是raid的容錯功能，然而很多誤導(dǎo)宣傳也使用戶誤以為raid是不容易出故障或出現(xiàn)故障時raid本身有處理容錯的應(yīng)變機(jī)制，所以沒有

11、認(rèn)真地作備份，因而忽視了raid潛在危險，所以每當(dāng)raid故障時都是一場大的災(zāi)難。raid系統(tǒng)在出現(xiàn)故障是如果處理得當(dāng)，在大多數(shù)情況下數(shù)據(jù)都是可以恢復(fù)的。在這里向大家介紹一種raid的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法。為此我先介紹兩個非常好用的工具軟件，它們是runtimesoftware公司的getdatabxk和raidreconstructor,其中g(shù)etdataback用于恢復(fù)數(shù)據(jù)，raidreconstructor用于恢復(fù)raid5的磁盤陣列。下面我就向大家介紹一種恢復(fù)raid5磁盤陣列的數(shù)據(jù)的方法。我們以一個只有3塊硬盤的raid5陣列為例。下面是raidreconstructor的用戶界面：runt

12、ime的raidreconstructor幫助我們從損壞的raid5陣列中恢復(fù)數(shù)據(jù).即使我們不知道raid參數(shù)，比如磁盤次序，塊大小和旋轉(zhuǎn)方向，raidreconstructor能自動分析和確定正確的值，然后使我們能夠重新構(gòu)造一個raid鏡像文件或物理驅(qū)動器的拷貝。一旦我們建立了一個鏡像文件，就可以使用runtime的getdataback或其它數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件進(jìn)行處理.如果我們把這個鏡像建立在一個物理驅(qū)動器上，我們既可以用數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件處理它，也有可能直接從它上面啟動系統(tǒng)。因為raid5冗余性，如果原陣列里的磁盤數(shù)為n，raidreconstructor通過n-1個磁盤也能重新計算出原來的數(shù)據(jù)。使

13、用raidreconstructor的三個簡單的步驟：規(guī)定raid陣列的組合輸入原始raid5陣列的硬盤數(shù)然后我們輸入raid的每個物理硬盤或硬盤鏡像文件。如果你使用物理硬盤名，這些硬盤必須是可以訪問的。我們可以使用鏡像文件代替物理硬盤(這個鏡像文件可以runtime的getdataback或diskexplorer建立。注意:如果在物理驅(qū)動器上有壞扇區(qū)，建立磁盤的鏡像文件將是我們的首選方法。如果我們不知道raid參數(shù)，保留這個值，不改變塊長度和奇偶校驗的旋轉(zhuǎn)方向。例如raid5陣列由3塊硬盤組成，掛在我們的計算機(jī)上作為獨立的物理硬盤hd130:,hd131:,hd132:又例如：raid5陣

14、列由3個鏡像文件組成，它預(yù)先建立在我們的邏輯驅(qū)動器e上：drivel.img,drive2.img,drive3.img.我們也可以混合選擇物理硬盤和鏡像文件單擊opendrives選擇的每個硬盤或鏡像的容量會顯示在右邊，同時raid的總?cè)萘繉@示在下面：注意：我們輸入的硬盤個數(shù)可以小于陣列的長度在這個例子中#drives仍然是3，但可以保留一個空的驅(qū)動器分析raid結(jié)構(gòu)，確定正確的磁盤次序、塊大小和旋轉(zhuǎn)方向.如果我們知道正確的參數(shù)，則把它們直接填寫在輸入框里就可以了，并可以跳過分析否則單擊analyze.這時屏幕上會彈出一個窗口，讓我們選擇一些測試組合。我們可以參考raid控制器的設(shè)置手動改

15、變某些選項。大多數(shù)值已經(jīng)用缺省方式選擇了。如果需要,我們可以輸入多個定制的塊長度.但塊的長度必須2的幕數(shù)如：(16,32,64,.).numberofsectorstoprobe確定動態(tài)測試多少扇區(qū)，缺省是100000,但如果需要的話你可以根據(jù)塊的大小增加這個值，例如，500000或1000000.單擊next.根據(jù)硬盤個數(shù)、檢查條件組合數(shù)和測試的扇區(qū)數(shù)，測試分析時間可能從幾秒鐘到數(shù)小時。當(dāng)分析完成后將生成下面的列表：最有可能的參數(shù)組合列在該表的前端，通常我們都選擇推薦的第一項在上述例子里我們看見每種可能的排列都有3行顯示數(shù)據(jù)，它們代表的意思如下：硬盤次序(driveorder)可能的情況是(

16、1-2-3),(1-3-2),(2-1-3),(2-3-1),(3-1-2)或(3-2-1),共有6種可能的組合.塊長度(blocksize)選擇了4種可能的組合16,32,64或128.奇偶校驗塊的旋轉(zhuǎn)方向(parityrotationstoprobe):有向前(forward)、向后(backward)2種情況。所以在列表上一共列出了48(6*4*2)種可能的組合。如果結(jié)果數(shù)據(jù)有意義，每個組合都將被檢測.每個檢測都有一個平均值，這個值叫entropy(平均值).著個值越小表示越接近正確的raid參數(shù)值。os:的值在05之間，1到4代表的意義如下：os:1）扇區(qū)63有一個boot記錄標(biāo)記（x

17、aa55）.os:2）扇區(qū)63是一個合法的ntfs、fat32或fat16boot扇區(qū).os:3）ntfs:第一個mft項被成功裝入，fat:找到fatl.os:4）ntfs:前16個mft項被成功裝入，fat:發(fā)現(xiàn)fat2,并且fat2的第一個扇區(qū)和fatl的一個扇區(qū)相同選擇上面描述的項（最有可能的是第一項）并單擊完成finish這樣就把我們選擇的參數(shù)拷貝到主屏幕。拷貝raid現(xiàn)在我們就準(zhǔn)備把raid拷貝到另一個鏡像文件或另一個驅(qū)動器上，當(dāng)然目標(biāo)設(shè)備必須有足夠的空間來容納這個raid。在目的target框中輸入要拷貝得文件名和路徑.它可以是物理驅(qū)動器名（如hd132:）,也可以是鏡像文件名（如e:raid.img）.在缺省的情況下普通鏡像文件的擴(kuò)展名是.img,壓縮鏡像文件的擴(kuò)展名是.imc.如果我們在multifile選擇框中打勾，則鏡像文件就會被分割成若干個文件，每個650mb.這對某些系統(tǒng)（例如windows98/95）來