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）