linux raid5热备,有热备盘的服务器RAID-5数据恢复实例
该RAID-5由5块1.5TB的SATA硬盘组成，服务器在运行中突然宕机，不知是什么原因导致RAID崩溃，原有数据全部丢失。
把5块SATA硬盘去RAID化后分别进行检测，没有发现坏扇区，可能是RAID控制器或者RAID信息故障导致RAID-5崩溃。
物理盘检测完成后将它们通过SAS卡同时连接到计算机上，在系统的磁盘管理中可以看到这5块硬盘，如图18-24所示。
图18-24 磁盘管理中的5块物理盘
这5块物理盘在磁盘管理中显示为“磁盘1”、“磁盘3”、“磁盘4”、“磁盘5”和“磁盘6”，我们用“硬盘1”、“硬盘3”、“硬盘4”、“硬盘5”和“硬盘6”来称呼它们。
由于硬盘太大不方便做镜像，我们直接用物理盘进行分析和恢复。用WinHex同时打开5块硬盘，如图18-25所示。
图18-25 用WinHex打开5块硬盘
把5块成员盘都打开后就可以开始分析该RAID-5的结构了。
分析RAID开始扇区
从图18-24中可以看到，每块成员盘都显示有3个独立的分区，在最后一个分区前还有126MB的未指派区域。我们实际分析一下为什么会出现这种结构。
依然从每块物理盘的0号扇区入手。首先用WinHex查看“硬盘1”的第一个扇区，内容如图18-26所示。
图18-26 “硬盘1”的第一个扇区
硬盘的编号中没有“硬盘2”，下一块硬盘是“硬盘3”，其第一个扇区的内容如图18-27所示。
图18-27 “硬盘3”的第一个扇区
“硬盘4”的第一个扇区的内容如图18-28所示。
图18-28 “硬盘4”的第一个扇区
“硬盘5”的第一个扇区的内容如图18-29所示。
图18-29 “硬盘5”的第一个扇区
“硬盘6”的第一个扇区的内容如图18-30所示。
图18-30 “硬盘6”的第一个扇区
对比5块成员盘的第一个扇区发现，它们都是MBR，并且这5个扇区除了磁盘签名不同外，其他数据都一样，分区表中有完全一样的3个分区表项。
进一步分析发现，每块成员盘的前两个分区都是独立的，并且互为镜像，数据完全一样，相当于RAID-1，其中第一个分区为Ext3文件系统的系统区，第二个分区为Swap分区。
MBR的第三个分区表项中描述了分区的开始位置在6 281 415号扇区。接下来我们从这个扇区分析每块成员盘。
“硬盘1”的6 281 415号扇区的内容如图18-31所示。
图18-31 “硬盘1”的6 281 415号扇区
“硬盘3”的6 281 415号扇区的内容如图18-32所示。
图18-32 “硬盘3”的6 281 415号扇区
“硬盘4”的6 281 415号扇区的内容如图18-33所示。
图18-33 “硬盘4”的6 281 415号扇区
“硬盘5”的6 281 415号扇区的内容如图18-34所示。
图18-34 “硬盘5”的6 281 415号扇区
“硬盘6”的6 281 415号扇区的内容如图18-35所示。
图18-35 “硬盘6”的6 281 415号扇区
对比5块成员盘可以看出，“硬盘1”的6 281 415号扇区肯定是校验；“硬盘3”的6 281 415号扇区都是0字节；“硬盘4”、“硬盘5”、“硬盘6”的6 281 415号扇区都是柱面组描述符，并且“硬盘5”和“硬盘6”的数据完全一样，如果将“硬盘5”和“硬盘6”去掉其中一块，剩下4块硬盘的6 281 415号扇区符合异或结果，从这一点我们可以得出两个结论：
该RAID起始扇区为物理盘的6 281 415号扇区。
硬盘5和硬盘6其中一块是热备盘。
分析热备盘
上一步我们判断“硬盘5”和“硬盘6”其中一块是热备盘。经过对比发现，这两块硬盘中的数据的确是一样的，在恢复数据时必须先去掉一块，但并不是说任意去掉一块都可以，而是应该详细分析看哪块硬盘中的数据不新鲜，然后把数据不新鲜的硬盘去掉。
我们用WinHex的“同步和比较”功能对比“硬盘5”和“硬盘6”，结果发现“硬盘6”的数据有缺失，也就是不新鲜，如图18-36所示。
图18-36 “硬盘5”和“硬盘6”的同步比较
从图18-36中可以看出“硬盘5”的2 358 404 700号扇区有数据，而“硬盘6”的2 358 404 700号扇区则没有数据，说明“硬盘6”的数据不新鲜，在恢复数据是需要把“硬盘6”去掉，只用其他4块成员盘恢复即可。
分析RAID结构
分析条带大小
通过前面的分析已经知道该RAID-5的起始扇区是6 281 415，并且确定“硬盘1”的6 281 415号扇区是校验信息，所以“硬盘1”的第一个条带就是校验块。我们可以从这个校验块入手分析条带大小，具体方法是从“硬盘1”的6 281 415号扇区往后找，直到发现一个数据块的开始，就说明校验块已经结束了。从6 281 415号扇区到这个数据块之间的扇区数就是该RAID-5的条带大小。
从“硬盘1”的6 281 415号扇区开始，一次以2N个扇区为单位往后跳转，查看校验信息是否结束，最后发现6 281 543号扇区已经不是校验信息，而是柱面组描述符的结构，如图18-37所示。
图18-37 硬盘1的6 281 543号扇区
这样就能够计算出该RAID-5的条带大小了，计算方法是：6281543-6281415=128。
分析盘序和校验方向
在后面的分析和恢复过程中，我们可以把“硬盘6”剔除，只用其他4块成员盘分析即可。
现在已经知道该RAID-5的起始扇区是6 281 415，并且“硬盘1”的6 281 415号扇区是校验信息，“硬盘3”的6 281 415号扇区都是0。从这里我们可以推断“硬盘3”的6 281 415号扇区应该是RAID-5逻辑盘的开始，其后的第三个扇区，即6 281 417扇区，则应该是超级块。
跳转到“硬盘3”的6 281 417号扇区，其内容如图18-38所示。
图18-38 “硬盘3”的6 281 417号扇区
从图18-38可以看出“硬盘3”的6 281 417号扇区的确是超级块。为了判断硬盘3之后应该衔接哪一块成员盘，我们看一看“硬盘3”第一个条带最后一个扇区的数据，这个扇区是6 281 542，跳转到该扇区，其内容如图18-39所示。
图18-39 “硬盘3”的6 281 542号扇区
然后再查看“硬盘4”和“硬盘5”的6 281 415号扇区，发现“硬盘3”的6 281 542号扇区最后的柱面组描述符应该与“硬盘4”的6 281 415号扇区开始的柱面组描述符衔接。“硬盘4”的6 281 415号扇区前部的柱面组描述符如图18-40所示。
图18-40 “硬盘4”的6 281 415号扇区的柱面组描述符
最后剩下“硬盘5”，它自然就是衔接在“硬盘4”之后了。
通过上面的分析可以得知，如果该RAID-5是左结构，那么“硬盘3”就是“0号盘”，“硬盘4”是“1号盘”，“硬盘5”就是“2号盘”，“硬盘1”则是“3号盘”，其结构如图18-41所示。
图18-41 左结构示意图
如果该RAID-5是右结构，“硬盘1”就是“0号盘”，“硬盘3”是“1号盘”，“硬盘4”是“2号盘”，“硬盘5”则是“3号盘”，其结构如图18-42所示。
图18-42 右结构示意图
所以只要把该RAID-5的左、右结构确定下来，盘序也就可以确定了。
我们用“硬盘3”进行分析。现在已经肯定“硬盘1”的第一个条带是数据块，只要判断出“硬盘3”的第二个条带是数据块还是校验块，就可以知道该RAID-5是左结构还是右结构了。
对照图18-41和18-42来看，如果“硬盘3”的第二个条带是数据块，那么该RAID-5就是左结构；如果“硬盘3”的第二个条带是校验块，那么该RAID-5就是右结构。
已经知道该RAID-5的起始扇区是物理盘的6 281 415号扇区，条带大小是128扇区，所以第二个条带在物理盘中的绝对起始扇区号是6 281 543，跳转到“硬盘3”的6 281 543号扇区，其内容如图18-43所示。
图18-43 “硬盘3”的6 281 543扇区
“硬盘3”的6 281 543扇区很明显是整齐的柱面组描述符结构，也就是说它一定是数据而非校验，所以“硬盘3”的第二个条带是数据块，那么可以确定该RAID-5一定是左结构，从而得出其盘序为：“硬盘3”是“0号盘”，“硬盘4”是“1号盘”，“硬盘5”是“2号盘”，“硬盘1”是“3号盘”。
分析数据的循环方向
数据的循环方向就是同步或异步。我们已经分析出该RAID-5是左结构，所以它要么是左异步，要么是左同步。如果是左异步，其结构如图18-44所示。
图18-44 左异步结构图
如果是左同步，其结构如图18-45所示。
图18-45 左同步结构图
现在我们只要分析数据块“2”最后一个扇区后面衔接的数据在“0号盘”上还是在“3号盘”上。如果在“0号盘”上，就是左异步；如果在“3号盘”上，就是左同步。
数据块“2”是“2号盘”的第一个条带，其最后一个扇区也就是“硬盘5”的6 281 542号扇区，该扇区的内容如图18-46所示。
图18-46 “硬盘5”的6 281 542号扇区
从内容看，“硬盘5”的6 281 542号扇区是柱面组描述符，为了判断该扇区之后的数据写入的位置，我们需要分别查看“0号盘”和“3号盘”第二个条带的开始扇区。
“0号盘”第二个条带的开始扇区也就是“硬盘3”的6 281 543号扇区，其内容在之前的分析中已经查看过，可以参看图18-43，很明显这个扇区的内容与图18-46中“硬盘5”的6 281 542号扇区的柱面组描述符衔接不上。
“3号盘”第二个条带的开始扇区也就是“硬盘1”的6 281 543号扇区，其内容在之前的分析中也已经查看过，可以参看图18-37。很明显这个扇区的内容与图18-45中“硬盘5”的6 281 542号扇区的柱面组描述符能够衔接上，所以数据块“2”最后一个扇区之后衔接的数据在“3号盘”上，该RAID-5应该为左同步结构。
数据重组
这个案例我们分别用R-studio和UFS Explorer进行重组演示。
用R-studio进行重组
运行R-studio后单击菜单栏“Create”中的“Create Virtual Block RAID”命令，如图18-47所示。
图18-47 “Create Virtual Block RAID”命令
创建出虚拟RAID后，把4块成员盘按照其盘序所在顺序依次加入，如图18-48所示。
图18-48 加入成员盘
成员盘加入后别忘记设置RAID开始扇区，如图18-49所示。
图18-49 设置RAID开始扇区
接下来设置虚拟RAID类型，当前案例是RAID-5，所以要选择RAID-5类型，如图18-50所示。
图18-50 设置虚拟RAID类型
把RAID类型设置为RAID-5之后，就该选择条带大小了。当前RAID-5的条带大小是128扇区，即64KB，在下拉菜单中选择即可，如图18-51所示。
图18-51 选择条带大小
最后一个参数是循环方向，该RAID-5是左同步，如图18-52所示。
图18-52 设置循环方向
所有参数设置正确后，就能够在虚拟RAID下看到一个大小为4.08TB的Ext3文件系统分区，如图18-53所示。
图18-53 4.08TB的Ext3文件系统分区
双击这个Ext3文件系统分区就能够看到数据了，如图18-54所示。
图18-54 Ext3文件系统分区中的数据
为了保护用户的隐私，我们将数据做了技术处理。
选中需要恢复的数据，然后单击鼠标右键，选择“Recover Marked”命令，就可以把这些数据保存到指定位置中了，如图18-55所示。
图18-55 保存数据
用UFS Explorer进行重组
运行UFS Explorer后单击菜单栏“Tools”中的“Build virtual RAID array”命令，如图18-56所示。
图18-56 “Build virtual RAID array”命令
创建出虚拟RAID后，把4块成员盘按照其盘序所在顺序依次加入，并设置RAID类型、条带大小、RAID起始扇区、循环方向，如图18-57所示。
图18-57 设置参数
所有参数设置正确后，就能够在虚拟RAID下显示出一个大小为4182.80GB的Ext3文件系统分区，如图18-58所示。
图18-58 4182.80GB的Ext3文件系统分区
双击这个Ext3文件系统分区就能够看到数据了，如图18-59所示。
图18-59 Ext3文件系统分区中的数据