磁盤陣列數據與修復技術

陳小娟

【摘 要】并行計算機系統的組成與半導體工藝技術不斷發展的過程中，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量。磁盤屬于一種機電磁整體化設備，一般生產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，其磁盤存儲系統可靠性在較大程度上直接決定了這個系統的有效性。

【關鍵詞】RAID5 數據安全 修復

一、引言

使用磁盤陣列技術做數據的保存，一般就是把多個磁盤當成是一個磁盤驅動設備使用，特點為大容量、快速度、可靠安全等，因為這些優點而成為了大型信息系統數據保存的最佳選擇。特別是級別為RAID5的磁盤陣列，用奇偶檢驗技術做多余數據信息的供應，不論這個磁盤陣列當中的任何一塊磁盤出現問題，其能夠完全使用分布于其他磁盤中的數據信息重新合成一個完整的RAID5數據，保證系統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據存儲模式[1]。

二、RAID5磁盤陣列數據組成

RAID5數據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據使用和奇偶校驗算法功能。多余數據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據的處理原理和處理過程中介紹，并且簡單描述了RAID5數據之所以更安全可靠的促成因素。

舉個例子，三個數據塊當中的，一個相同位置的字節分別是01000110，0101110，01000110，這樣的對應到的校驗數據塊便是11010111。分析了這個運算之后結果后得出，四個數當中隨意的三個奇偶數校驗運算數值都是其第四個數值，這樣的話這四個數中不管哪一個被破壞了，都可以使用其他完好的三個數重新找回。以上闡述的是RAID5常數數據結構基礎，如果構成這個存儲硬盤中4個當中的2個出現故障，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數據塊與數據奇偶校驗塊，其在系統之中的位置，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據塊的依次閱讀，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據讀取的功能。

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，很有可能造成數據的損壞。因此一旦出現問題，需要將其交給專業的數據修復人員，按照文件的系統表現特征，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，因此最簡單的貼標簽形式是最直觀有效的。

四、磁盤陣列的數據修復

RAID5發展至數據修復的階段，表示數據安全此時正處于最緊要的一個環節，這是因為RAID5通常都是在兩塊磁盤中發生物理障礙，此時的信息數據已經不能夠按照正常的標準做數據讀取，因此才會被送去做數據修復。

磁盤陣列的數據修復相比單獨一個的磁盤數據修復，工作內容多了一項，即奇偶校驗運算數據的合并，數據的合并結果屬于磁盤陣列數據修復效果優劣的決定性因素。而對于數據合并之前所開展的任意磁盤硬件修復，包含數據合并以后邏輯數據盤的數據軟件修復都和單盤數據的修復方式類似。以兩塊故障盤發生故障之后要開展的數據修復會經歷后果為例，兩塊數據盤的數據修復，無法確保的是RAID5之上的數據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上的數據也會出現疏漏偏差。

磁盤陣列的RAID5數據修復過程中，RAID恢復工具軟件是不可或缺的?，F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，從網絡空間內做遠程數據修復，對損壞的RAID陣列做數據修復工作，為磁盤、分區和目錄形成配套的鏡像文件，將刪除區內的文件、加密文件和數據流做恢復，恢復所用Fdisk與其余磁盤工具曾經刪除過的數據和被病毒破壞掉的數據，因為MBR受到外力侵害破壞后的數據也也能被修復。將修復完成的數據保存至其他任何磁盤內，執行磁盤內容的瀏覽和編輯。

五、結語

因為磁盤陣列的容量較大，數據讀取速度快，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，能夠在短時間內找出存儲系統中的漏洞和隱患，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據信息保護操作開展，對用戶的數據安全保護、保持數據完整性、提升磁盤陣列有效性有重要作用。未來安全預警技術發展后，可以更有效的使用多種磁盤檢驗方式，在存儲系統中構建一個故障信息采集板塊，獲得有效的故障預警信息，并實現數據信息保護的作用，強化整個存儲系統的安全性與可靠性。

參考文獻：

[1]毛波. 盤陣列的數據布局技術研究[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. 計算機取證中的數據恢復技術研究[A]. 全國計算機安全學術交流會論文集（第二十三卷）[C]. 2008