磁盘阵列数据与修复技术

陈小娟

【摘 要】并行计算机系统的组成与半导体工艺技术不断发展的过程中，各种高性能计算机计算速度也快到了千万亿次的量级，而与之对应的外围存储容量也实现了PB量级。以我国目前的技术，最大但磁盘的容量是1TB，以此为例，总的容量是PB外部保存设备中千万级的磁盘数量。磁盘属于一种机电磁整体化设备，一般生产厂家标表示在使用过程中有十万个小时以上的无故障运行时间，但是真正的使用过程中并不如何顺畅，可靠性比CPU、主存等一些纯电子结构更低。所以一些性能等级较高的计算机系统，其磁盘存储系统可靠性在较大程度上直接决定了这个系统的有效性。

【关键词】RAID5 数据安全 修复

一、引言

使用磁盘阵列技术做数据的保存，一般就是把多个磁盘当成是一个磁盘驱动设备使用，特点为大容量、快速度、可靠安全等，因为这些优点而成为了大型信息系统数据保存的最佳选择。特别是级别为RAID5的磁盘阵列，用奇偶检验技术做多余数据信息的供应，不论这个磁盘阵列当中的任何一块磁盘出现问题，其能够完全使用分布于其他磁盘中的数据信息重新合成一个完整的RAID5数据，保证系统使用的安全性与可靠性，而成为人们使用频率最高的磁盘阵列数据存储模式[1]。

二、RAID5磁盘阵列数据组成

RAID5数据的安全性特点和其他的RAID系列磁盘阵列相比，高出许多，阵列之中的任何一块物理磁盘出现问题时，都能够在不停机的情况下更换磁盘的热插拔，以确保此功能能够连续运行。RAID5之所以具备高安全性与高可靠性的特点，是因为其具备多余数据使用和奇偶校验算法功能。多余数据生成中的算法多种多样，RAID5阵列所用的计算方式是奇偶校验算法，以下用四个磁盘构成的RAID5作为研究案例，对奇偶校验算法生成多余数据的处理原理和处理过程中介绍，并且简单描述了RAID5数据之所以更安全可靠的促成因素。

举个例子，三个数据块当中的，一个相同位置的字节分别是01000110，0101110，01000110，这样的对应到的校验数据块便是11010111。分析了这个运算之后结果后得出，四个数当中随意的三个奇偶数校验运算数值都是其第四个数值，这样的话这四个数中不管哪一个被破坏了，都可以使用其他完好的三个数重新找回。以上阐述的是RAID5常数数据结构基础，如果构成这个存储硬盘中4个当中的2个出现故障，就难以通过奇偶校验运算的方式找回了。

三、保证磁盘阵列中的磁盘组成顺序

在RAID5的组成过程中不能少于三块磁盘，具备超大容量的RAID5更是会有用到十几块甚至几十块磁盘的可能性。磁盘顺序的排列的过程中，不能将磁盘固有的次序弄乱，这是因为RAID5数据块与数据奇偶校验块，其在系统之中的位置，是早先就设定好的，之后也是不会有变化的，非特殊情况的话，磁盘阵列会自动移动到磁盤固有位置上进行数据块的依次阅读，要是磁盘的次序不是之前设定好的那个顺序的话，位置颠倒的磁盘阵列就失去了准确数据读取的功能。

每个磁盘阵列对应的磁盘型号都是一样的，要是发生磁盘顺序被打乱的情况，单从外表是找不出任何差别的，因此最好也是最简单的方式便是在RAID5使用前，现在磁盘上做好顺序标记，这样往往最简单的方式便是最有效的方式。磁盘顺序打乱之后，不要单纯的靠运气把磁盘放在阵列柜中尝试开机，这样不一定能解决问题，正确率只有1/2的几率，很有可能造成数据的损坏。因此一旦出现问题，需要将其交给专业的数据修复人员，按照文件的系统表现特征，找出正确的顺序。虽然说技术更新的同时，有些磁盘阵列产品有自动磁盘顺序的识别功能，可是不能保准万一情况不会出现，因此最简单的贴标签形式是最直观有效的。

四、磁盘阵列的数据修复

RAID5发展至数据修复的阶段，表示数据安全此时正处于最紧要的一个环节，这是因为RAID5通常都是在两块磁盘中发生物理障碍，此时的信息数据已经不能够按照正常的标准做数据读取，因此才会被送去做数据修复。

磁盘阵列的数据修复相比单独一个的磁盘数据修复，工作内容多了一项，即奇偶校验运算数据的合并，数据的合并结果属于磁盘阵列数据修复效果优劣的决定性因素。而对于数据合并之前所开展的任意磁盘硬件修复，包含数据合并以后逻辑数据盘的数据软件修复都和单盘数据的修复方式类似。以两块故障盘发生故障之后要开展的数据修复会经历后果为例，两块数据盘的数据修复，无法确保的是RAID5之上的数据达到百分百修复作用，可如果这块都达不到修复的效果，必然RAID5上的数据也会出现疏漏偏差。

磁盘阵列的RAID5数据修复过程中，RAID恢复工具软件是不可或缺的。现下比较有名的支持RAID分析工具包括Winhex与R-STUDIO。R-STUDIO修复功能更强，其使用的资源操作管理界面是Windows资源管理器，从网络空间内做远程数据修复，对损坏的RAID阵列做数据修复工作，为磁盘、分区和目录形成配套的镜像文件，将删除区内的文件、加密文件和数据流做恢复，恢复所用Fdisk与其余磁盘工具曾经删除过的数据和被病毒破坏掉的数据，因为MBR受到外力侵害破坏后的数据也也能被修复。将修复完成的数据保存至其他任何磁盘内，执行磁盘内容的浏览和编辑。

五、结语

因为磁盘阵列的容量较大，数据读取速度快，且安全性高，因此磁盘阵列技术的使用十分全面。磁盘阵列技术的使用，能够在短时间内找出存储系统中的漏洞和隐患，能够在事前找到故障预警信息，并且做故障修复，能够有利于使用者的数据信息保护操作开展，对用户的数据安全保护、保持数据完整性、提升磁盘阵列有效性有重要作用。未来安全预警技术发展后，可以更有效的使用多种磁盘检验方式，在存储系统中构建一个故障信息采集板块，获得有效的故障预警信息，并实现数据信息保护的作用，强化整个存储系统的安全性与可靠性。

参考文献：

[1]毛波. 盘阵列的数据布局技术研究[D].华中科技大学，2010.

[2] 杨华. 磁盘阵列的安全问题分析[A]. 全国火电200MW级机组协作会第22届年会论文集[C]. 2004

[3] 秦海权，余彦峰，郭志博. 计算机取证中的数据恢复技术研究[A]. 全国计算机安全学术交流会论文集（第二十三卷）[C]. 2008