磁盤陣列數(shù)據(jù)與修復技術

陳小娟

【摘 要】并行計算機系統(tǒng)的組成與半導體工藝技術不斷發(fā)展的過程中，各種高性能計算機計算速度也快到了千萬億次的量級，而與之對應的外圍存儲容量也實現(xiàn)了PB量級。以我國目前的技術，最大但磁盤的容量是1TB，以此為例，總的容量是PB外部保存設備中千萬級的磁盤數(shù)量。磁盤屬于一種機電磁整體化設備，一般生產(chǎn)廠家標表示在使用過程中有十萬個小時以上的無故障運行時間，但是真正的使用過程中并不如何順暢，可靠性比CPU、主存等一些純電子結構更低。所以一些性能等級較高的計算機系統(tǒng)，其磁盤存儲系統(tǒng)可靠性在較大程度上直接決定了這個系統(tǒng)的有效性。

【關鍵詞】RAID5 數(shù)據(jù)安全 修復

一、引言

使用磁盤陣列技術做數(shù)據(jù)的保存，一般就是把多個磁盤當成是一個磁盤驅(qū)動設備使用，特點為大容量、快速度、可靠安全等，因為這些優(yōu)點而成為了大型信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)保存的最佳選擇。特別是級別為RAID5的磁盤陣列，用奇偶檢驗技術做多余數(shù)據(jù)信息的供應，不論這個磁盤陣列當中的任何一塊磁盤出現(xiàn)問題，其能夠完全使用分布于其他磁盤中的數(shù)據(jù)信息重新合成一個完整的RAID5數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)使用的安全性與可靠性，而成為人們使用頻率最高的磁盤陣列數(shù)據(jù)存儲模式[1]。

二、RAID5磁盤陣列數(shù)據(jù)組成

RAID5數(shù)據(jù)的安全性特點和其他的RAID系列磁盤陣列相比，高出許多，陣列之中的任何一塊物理磁盤出現(xiàn)問題時，都能夠在不停機的情況下更換磁盤的熱插拔，以確保此功能能夠連續(xù)運行。RAID5之所以具備高安全性與高可靠性的特點，是因為其具備多余數(shù)據(jù)使用和奇偶校驗算法功能。多余數(shù)據(jù)生成中的算法多種多樣，RAID5陣列所用的計算方式是奇偶校驗算法，以下用四個磁盤構成的RAID5作為研究案例，對奇偶校驗算法生成多余數(shù)據(jù)的處理原理和處理過程中介紹，并且簡單描述了RAID5數(shù)據(jù)之所以更安全可靠的促成因素。

舉個例子，三個數(shù)據(jù)塊當中的，一個相同位置的字節(jié)分別是01000110，0101110，01000110，這樣的對應到的校驗數(shù)據(jù)塊便是11010111。分析了這個運算之后結果后得出，四個數(shù)當中隨意的三個奇偶數(shù)校驗運算數(shù)值都是其第四個數(shù)值，這樣的話這四個數(shù)中不管哪一個被破壞了，都可以使用其他完好的三個數(shù)重新找回。以上闡述的是RAID5常數(shù)數(shù)據(jù)結構基礎，如果構成這個存儲硬盤中4個當中的2個出現(xiàn)故障，就難以通過奇偶校驗運算的方式找回了。

三、保證磁盤陣列中的磁盤組成順序

在RAID5的組成過程中不能少于三塊磁盤，具備超大容量的RAID5更是會有用到十幾塊甚至幾十塊磁盤的可能性。磁盤順序的排列的過程中，不能將磁盤固有的次序弄亂，這是因為RAID5數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)奇偶校驗塊，其在系統(tǒng)之中的位置，是早先就設定好的，之后也是不會有變化的，非特殊情況的話，磁盤陣列會自動移動到磁盤固有位置上進行數(shù)據(jù)塊的依次閱讀，要是磁盤的次序不是之前設定好的那個順序的話，位置顛倒的磁盤陣列就失去了準確數(shù)據(jù)讀取的功能。

每個磁盤陣列對應的磁盤型號都是一樣的，要是發(fā)生磁盤順序被打亂的情況，單從外表是找不出任何差別的，因此最好也是最簡單的方式便是在RAID5使用前，現(xiàn)在磁盤上做好順序標記，這樣往往最簡單的方式便是最有效的方式。磁盤順序打亂之后，不要單純的靠運氣把磁盤放在陣列柜中嘗試開機，這樣不一定能解決問題，正確率只有1/2的幾率，很有可能造成數(shù)據(jù)的損壞。因此一旦出現(xiàn)問題，需要將其交給專業(yè)的數(shù)據(jù)修復人員，按照文件的系統(tǒng)表現(xiàn)特征，找出正確的順序。雖然說技術更新的同時，有些磁盤陣列產(chǎn)品有自動磁盤順序的識別功能，可是不能保準萬一情況不會出現(xiàn)，因此最簡單的貼標簽形式是最直觀有效的。

四、磁盤陣列的數(shù)據(jù)修復

RAID5發(fā)展至數(shù)據(jù)修復的階段，表示數(shù)據(jù)安全此時正處于最緊要的一個環(huán)節(jié)，這是因為RAID5通常都是在兩塊磁盤中發(fā)生物理障礙，此時的信息數(shù)據(jù)已經(jīng)不能夠按照正常的標準做數(shù)據(jù)讀取，因此才會被送去做數(shù)據(jù)修復。

磁盤陣列的數(shù)據(jù)修復相比單獨一個的磁盤數(shù)據(jù)修復，工作內(nèi)容多了一項，即奇偶校驗運算數(shù)據(jù)的合并，數(shù)據(jù)的合并結果屬于磁盤陣列數(shù)據(jù)修復效果優(yōu)劣的決定性因素。而對于數(shù)據(jù)合并之前所開展的任意磁盤硬件修復，包含數(shù)據(jù)合并以后邏輯數(shù)據(jù)盤的數(shù)據(jù)軟件修復都和單盤數(shù)據(jù)的修復方式類似。以兩塊故障盤發(fā)生故障之后要開展的數(shù)據(jù)修復會經(jīng)歷后果為例，兩塊數(shù)據(jù)盤的數(shù)據(jù)修復，無法確保的是RAID5之上的數(shù)據(jù)達到百分百修復作用，可如果這塊都達不到修復的效果，必然RAID5上的數(shù)據(jù)也會出現(xiàn)疏漏偏差。

磁盤陣列的RAID5數(shù)據(jù)修復過程中，RAID恢復工具軟件是不可或缺的?，F(xiàn)下比較有名的支持RAID分析工具包括Winhex與R-STUDIO。R-STUDIO修復功能更強，其使用的資源操作管理界面是Windows資源管理器，從網(wǎng)絡空間內(nèi)做遠程數(shù)據(jù)修復，對損壞的RAID陣列做數(shù)據(jù)修復工作，為磁盤、分區(qū)和目錄形成配套的鏡像文件，將刪除區(qū)內(nèi)的文件、加密文件和數(shù)據(jù)流做恢復，恢復所用Fdisk與其余磁盤工具曾經(jīng)刪除過的數(shù)據(jù)和被病毒破壞掉的數(shù)據(jù)，因為MBR受到外力侵害破壞后的數(shù)據(jù)也也能被修復。將修復完成的數(shù)據(jù)保存至其他任何磁盤內(nèi)，執(zhí)行磁盤內(nèi)容的瀏覽和編輯。

五、結語

因為磁盤陣列的容量較大，數(shù)據(jù)讀取速度快，且安全性高，因此磁盤陣列技術的使用十分全面。磁盤陣列技術的使用，能夠在短時間內(nèi)找出存儲系統(tǒng)中的漏洞和隱患，能夠在事前找到故障預警信息，并且做故障修復，能夠有利于使用者的數(shù)據(jù)信息保護操作開展，對用戶的數(shù)據(jù)安全保護、保持數(shù)據(jù)完整性、提升磁盤陣列有效性有重要作用。未來安全預警技術發(fā)展后，可以更有效的使用多種磁盤檢驗方式，在存儲系統(tǒng)中構建一個故障信息采集板塊，獲得有效的故障預警信息，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息保護的作用，強化整個存儲系統(tǒng)的安全性與可靠性。

參考文獻：

[1]毛波. 盤陣列的數(shù)據(jù)布局技術研究[D].華中科技大學，2010.

[2] 楊華. 磁盤陣列的安全問題分析[A]. 全國火電200MW級機組協(xié)作會第22屆年會論文集[C]. 2004

[3] 秦海權，余彥峰，郭志博. 計算機取證中的數(shù)據(jù)恢復技術研究[A]. 全國計算機安全學術交流會論文集（第二十三卷）[C]. 2008