计算机研究与发展
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利用winhex的raid阵列数据恢复

  摘要:本文介绍了常用raid阵列的组成原理及数据特点,通过实例详细介绍了利用winhex软件对损坏raid阵列数据的恢复操作及恢复原理,具有较强的实际指导意义。


  关键词:winhex;raid;RAID


  中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 19-0000-02


  计算机发展初期,硬盘的容量很小,但价格却很高,为解决大容量的数据存贮问题,raid技术应运而生,raid(Redundant Array of Inexpensive Disks,廉价磁盘冗余阵列)基本思想就是将多个容量较小,相对廉价的硬盘驱动器进行有机组合,使其性能超过一个昂贵的大硬盘。但是随着硬盘技术的快速发展,单块硬盘的容量不断增加但价格却在不断下降,raid的最初目的已经失去意义,所以后来将Redundant Array of Inexpensive Disks换成了Redundant Array of Independent Disk,即把“廉价”(Inexpensive)换成了“独立”(Independent),简称依然是raid,但是意义却已经发生了变化,现在的raid含义为独立冗余磁盘阵列。既包含多块独立磁盘具有磁盘冗余的可靠磁盘阵列,为数据的存贮提供了更多灵活可靠的存贮方案。


  RAID的按照实现原理的不同分为不同的级别,目前基本的RAID级别有:


  RAID-0:


  此种级别无冗余、无校验,至少需要两块磁盘,它将两块以上硬盘合并成一块,数据同时分散到每块硬盘中,读写速度加倍,但安全性差,只要一块硬盘损坏就会丢失所有数据。


  RAID-1:


  此种级别至少需要两块硬盘,使用磁盘镜像技术,两块磁盘所存储数据完全一样,数据写入工作磁盘的同时也写入备份磁盘,因此写入速度较差但读取速度较好,一般用于关键重要数据的存贮。


  RAID-5:


  此种级别至少需要三块磁盘,把数据和相对应的奇偶校验位存储到组成RAID5的各个磁盘上,并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后,可以利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据, 因此可以为系统提供数据安全保障。


  在以上RAID级别的基础上,还有RAID10(至少两个RAID1阵列在组成RAID0)、RAID50(至少两个RAID5阵列再组成RAID0)、RAID6(在RAID5基础上增加了第二个独立奇偶校验信息)等等。RAID技术的应用极大地促进了计算机存贮技术的发展,为大容量、安全存贮建立基础条件。


  在实际应用中,RAID技术的实现可分为两种:


  (1)软RAID:利用软件功能实现RAID阵列,例如WIN2000/2003/2008等系统中就内置了RAID功能。为了使用软RAID功能,必须将基本磁盘转换动态磁盘,并至少需要三块磁盘。


  (2)硬RAID:需要RAID控制器才能实现,目前很多主板也自带集成了RAID功能。


  虽然RAID技术提供了数据存贮的高可靠性,但是不怕一万就怕万一,如果RAID阵列彻底崩溃的话数据依然有面临丢失的危险,因此要了解RAID阵列的数据恢复十分重要。下面我们拿最脆弱的RAID0阵列为例分析其数据存贮特点。从图1可以看出RAID-0的数据是分布到每一块磁盘上的,如果任何一块盘出问题,数据就会不完整从而导致RAID-0的失效,对RAID-0进行数据恢复,就必须要把所有数据重组。


  对于单块硬盘,比如图1中的disk0中的A1-A4,disk1中的A2-A8都是部分数据,只有把两块硬盘中的数据按照A1-A8的顺序拼接好,才是完整的数据。


  那么如何拼接数据呢,有两个因素很重要,一个阵列中的每个条带的大小,也就是A1、A2这些数据所占用的扇区数,另一个是阵列中硬盘的排列顺序。以图1中的RAID-0为例,假设条带大小为16扇区,那么只要到disk0中取0-15扇区的数据,再到disk1中取0-15扇区的数据。接下来再到disk0中取16-31扇区的数据,再到disk1中取16-31扇区的数据,依次按顺序取下去,把所有取出的数据按顺序衔接成一个镜像文件,就是完整的数据了。


  其余RAID结构的数据分析与上类同,只是遇有校验位的RAID级别还需要了解两外两个因素,一个是校验块的位置,另一个是数据块的走向,这样在取数据的时候将校验块的信息跳过不取,按照上面思路将所取出数据连接成一个完整数据即可。


  把RAID阵列的完整结构分析清楚以后,就可以按照分析的结构重新组合这些条带,让他们按照内在的顺序衔接成一个完整的逻辑盘,然后就能从逻辑盘中读取数据了,数据重组可以借助相关工具完成,我们以Winhex对以四块146GB组成的RAID-5为例介绍Winhex的使用过程。


  (1)先将四块硬盘去RAID化,并与数据恢复工作及连接好,连接好就能在磁盘管理中看见这四块硬盘了。选择Winhex的OpenDisk菜单,将这四块硬盘调入Winhex分析程序当中。


  (2)将这四块硬盘依次打开,然后选择Special-ReconstructRAIDSystem,如下图所示


  (3)打开Reconstruct RAID System菜单后,界面如下图所示:


  在右面选项中选中该RAID-5的结构,并填入分析好的条带扇区数。


  (4)参数设置完成后单击OK按钮,就会按照这些参数自动对四块盘按照条带顺序重组,组合成虚拟的RAID-5逻辑盘,如下图所示:


  这样就完成了对阵列的重组操作,实现了数据的恢复。


  掌握数据恢复技术、原理以及相应工具,有利于我们对数据可靠性的保护,提高数据存贮的安全和稳定性。其实在日常工作中应养成重要数据即时备份、多点备份的良好习惯,结合数据恢复技术的应用才能避免特殊、意外情况下的数据损失。


  参考文献:


  [1]齐钦。用WinHex实现NTFS文件系统的数据恢复[J].中国教育技术装备,2009,24.


  [2]向科峰。期基于NTFS格式的数据恢复关键技术研究[J].长春理工大学学报,2011,03.


  [3]李文。广义的数据恢复[J].新疆广播电视大学学报,2000,02.


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