RAID恢复

       由于家庭用户使用的信息范围很广，因此需要大量能够存储大量数据的数据存储。具有高存储容量的设备不仅可供大公司使用，而且也可供家庭使用。

RAID(独立磁盘冗余阵列)存储对于家庭数据存储来说是完美的，但不幸的是，并不总是可靠的。即使是最好的RAID系统也可能由于各种因素而失效，并导致重要用户信息的丢失。如果出现这种情况，我们的数据恢复产品将有助于从您的RAID系统中恢复丢失的数据，即使在严重的情况下也是如此。

非冗余系统

术语RAID适用于RAID级别0或JBOD并没有解释这些存储技术的实际功能。这些存储类型以下列方式执行：

• JBOD一种存储空间，可以扩展到一定数量的磁盘，甚至是不同大小的磁盘。JBOD的每个组件遵循前一个组件，创建一个大小等于每个组件大小之和的实体存储。大多数硬件RAID芯片以及软件RAID都支持JBOD(例如，Windows下的动态磁盘可以跨越不同的磁盘或磁盘分区)。

• RAID 0在同等大小的磁盘上设置的条纹。RAID 0上的数据分为“条纹”大小相等，在所有磁盘中周期性地分布。诸如此类“条纹”大小通常从512字节直到256 KB。数据条带技术用于分发长数据片段在所有磁盘中。这允许同时向所有驱动器发出数据交换请求，并通过并行读写。这些系统的特点是最高速度运作和最大效率磁盘空间的使用。

这些系统的数据恢复机会是显而易见的：即使无法读取这种RAID中的单个磁盘，来自该组件的数据也将无法恢复。如果单个磁盘在JBOD上发生故障，则整个SPAN片段将无法恢复。对于RAID 0，这将影响RAID上的所有数据(例如，如果RAID 0构建在4块条带大小为16 KB的磁盘上，那么在单个磁盘RAID失败后，每个48 KB块之后将有16 KB的“洞”)。一般来说，这意味着任何大小超过48 KB的文件都无法恢复)。

注：如果RAID 0或JBOD中的一个或多个磁盘失败，请停止使用该磁盘并将其带到数据恢复实验室。在这种情况下，只有物理驱动器修复可以帮助恢复数据。

如果RAID失败的原因不是单个磁盘的故障(例如控制器设置的重新设置、控制器的故障或损坏等)即使在逻辑损坏之后，数据仍然可以恢复。文件系统。在这种情况下，唯一需要做的就是使用数据恢复软件组装原始的固态存储。为此，必须标记RAID中包含的磁盘、初始驱动器顺序和RAID的条带大小。数据恢复软件将以与RAID控制器相同的方式从组件中读取数据，并将在几乎重建的RAID上完全访问文件。

镜像

      镜像技术是在RAID 1中实现的。每个RAID组件的数据是复制从RAID系统的任何未损坏组件中恢复丢失的信息。在镜像RAID中，控制器执行并行读数操作，以加速对文件的读取访问。

这种存储的特点是最高冗余数据恢复的最佳机会。您应该做的唯一一件事是使用高效的数据恢复软件一次扫描存储。

高级冗余系统

       高级冗余系统的建立是为了在高速存储访问、存储大小和冗余之间进行折衷。这些系统通常基于从RAID 0中剥离的思想，但是存储数据是通过额外的信息来扩展的-奇偶信息添加冗余，允许用户在组件失败后恢复数据，甚至继续使用RAID存储。

这些系统包括RAID 3, RAID 4或RAID 7(带专用奇偶的条形集)，RAID 5(具有分布奇偶的条集)和RAID 6(具有双分布奇偶的条形集)。术语“单一”平价意味着数据是可以恢复的，或者系统在单个组件失效后可以运行；“双”平价-最多有两个组成部分。

RAID 3和类似的系统使用经典的技术RAID 0，用一个额外的磁盘进行扩展以存储奇偶校验。RAID 5和RAID 6在所有磁盘之间分发奇偶校验，以加速数据写入操作的奇偶校验更新过程.

对于完全未损坏的RAID，以及如果一个组件(RAID 3、RAID 4、RAID 5、RAID 7)或最多两个组件(对于RAID 6)仍然不可读，则可以从这些系统恢复数据。

注：如果有更多的磁盘发生故障，超出允许范围，请立即停止使用该存储，并将其带到数据恢复实验室。只有在专业人员的帮助下才能恢复数据。

如果数据恢复是不需要修复的，则应该使用数据恢复软件组装RAID，指定驱动器(包括任何丢失驱动器的占位符)、驱动器顺序、条带大小和奇偶分配算法。数据恢复软件将以与RAID控制器相同的方式从RAID组件读取数据，并将在几乎重建的RAID上完全访问文件。

混合系统

      RAID-on-RAID配置通常用于提高整体性能、增加冗余以及其他与性能相关的原因。通常，这类系统是上述RAID系统的组合。最常见的系统有RAID 10*有几面“镜子”，上面有条“条纹”。这里的镜像确保了冗余，镜像上的条带增加了读/写速度。从这样一个系统中恢复数据非常简单：您应该从每个镜像中获取任何未损坏的组件，并在其上实际构建RAID 0。

更先进的系统包括RAID 50(RAID 5上的条纹)，RAID 51(RAID 5的镜子)等，以重建这样的系统，构建RAID的每个组件(在本例中，每个RAID 5)，并构建RAID 5。RAID 0对于RAID 50，需要在RAID 5的集合上。

我们推荐UFS资源管理器RAID恢复作为任何RAID级别的数据恢复和虚拟重建最有效的软件。

数据组织

不同的RAID级别为不同的目的应用了不同的数据组织技术。每个层次的RAID系统都有其各自的优缺点。

RAID数组项

有关RAID阵列的技术信息通常是以描述这种存储类型的特殊术语提供的。最常用的用于复杂RAID存储的术语是：

• RAID-独立磁盘冗余阵列。该术语表示一种存储方案，其中独立的存储被组合成一个集合。该方案根据存储的实际数据组织，提高了存储的稳定性、性能和可靠性。

• 硬件RAID-硬件驱动的突袭。硬件RAID由操作阵列的RAID控制器芯片或板以及一组附加磁盘组成。操作系统检测复杂的RAID存储作为一个实体存储设备。数据由硬件控制器操作，可以配置其BIOS设置。

• 软件RAID-软件驱动的突袭。软件RAID不使用任何硬件，而是由操作系统在一组独立的存储单元上创建的。操作系统将软件RAID存储识别为一个坚实的存储设备。数据由操作系统驱动程序使用CPU时间来操作，而不需要额外的硬件(例如NT LDM软件突袭、Linux、BSD、MacOS突袭，如LVM/LVM 2或MD)。

• 虚拟RAID-硬件或软件RAID实际上是从其组件中重建的。这是一个由数据恢复软件创建的虚拟存储，用来模拟用于数据恢复的原始RAID存储。

• RAID组件(单位)-磁盘或磁盘分区，用作RAID存储的数据存储。

• 镜像-一种基于数据复制到不同单位的数据组织技术。镜像创建一个单元的完整副本，并使用另一个单元存储此副本。这确保了高度的容错性：如果一个单元失败，则在此RAID的另一个单元上保留另一个数据副本。镜像技术在RAID级别1中实现。

• 条纹化-一种基于数据片段在各单位之间分布的数据组织技术。数据条带允许用户显著提高RAID存储的输入/输出(I/O)性能。RAID上的数据被分成小部分(条纹)，分布在所有可用的单元中。由于所有单元的并行读写，条带处理加快了存储性能。条带是在RAID 0中实现的。

• 奇偶-一种数据组织技术，其基础是将来自不同RAID单元的一些数据添加到单独的单元中。奇偶校验允许增加存储的容错能力：在任何驱动器故障的情况下，只要只有一个驱动器发生故障，就可以通过对来自其余驱动器的数据进行调整，在替换驱动器上重构故障驱动器的内容。

• 里德-所罗门码-一种基于Galois代数的纠错算法。里德-所罗门代码允许提高RAID存储的可靠性。该算法在RAID 6中得到了应用。

RAID数组类型(级别)

RAID存储级别在数据组织技术上有所不同。详细描述了最广泛使用的RAID类型，并提供了关于每个级别的优缺点的信息。

RAID，0级(RAID 0，数据条带)

RAID级别0是数据条带化的最佳示例。术语RAID--独立磁盘冗余阵列--实际上并不解释这个RAID级别的功能，因为它并不意味着冗余。这种类型的存储器可以由两个或更多个单元组成。条纹被定义为数据片段，其中每个数据条位于后续存储单元上。

图1显示了RAID 0中使用的数据条带。这样的数据组织方案允许高速I/O操作，直到U时间(地点)U的数目单位在RAID 0中)。这是通过向不同的单元(通常是不同的硬盘)发送并发或后续的I/O请求来实现的。例如为了读取条形码0..3(一个大小为4条的数据段)，控制器发送两个并发读取请求：从单元1读取两个第一条，从单元2读取两个第一条，单元同时执行物理读取，控制器得到的结果比控制器快两倍。

这种数据组织方法允许使用差不多了数据的整个存储空间不存在冗余。数据区。然而，RAID 0存储容量有时小于单个单元的大小之和，因为控制器可以为自己的技术需求预留一些存储空间。

RAID的优点，0级：

• 极高的读写能力；

• 简单的实现(即使是大多数机载SATA控制器支持RAID 0)；

• 高达100%的磁盘空间的数据；

• 最具成本效益的RAID解决方案。

缺点

• 没有容错能力：单个单元的故障会导致数据丢失.

恢复前景

• 控制器故障/拆卸数组：使用关于条形大小和单元顺序的信息，您可以轻松地恢复丢失的数据。

• 损坏单元：一旦任何单元不可读，就不可能恢复StripeSize*(UnitsCount-1)以外的后续数据段。

RAID，级别1(RAID 1，数据镜像)

RAID级别1实现了数据镜像技术。镜像创建数据的确切副本，并将其存储在单独的特殊磁盘上。RAID 1的容量等于没有控制器可以保留的空间的最小存储单元的大小。当控制器从RAID 1读取数据时，它可以向任何磁盘发送请求以加快I/O操作。写入操作要么以并行模式工作(同时对两个磁盘)，要么以(一个又一个磁盘，可以容错)的方式工作。RAID 1不提供数据分割。

RAID级别1的优点：

• 快速阅读操作；

• 增加容错能力；

• 即使至少有一个镜像磁盘仍在运行(处于“降级模式”)；

• 大多数机载SATA控制器支持的最有效的解决方案之一.缺点

缺点

• 磁盘空间使用效率最高；

• 写得慢。

恢复前景

• 控制器故障/拆卸阵列：易于从任何单元恢复所有数据；

• 损坏单元：数据可以从任何可读的单元中恢复。

RAID，4级(RAID 4，带专用奇偶的条形集)

RAID 4是第一次在容错、速度和成本之间进行妥协的成功尝试。在RAID 4中实现的技术是基于通常的条带集(如RAID 0)扩展的，再扩展一个特殊单元来存储奇偶校验信息以进行差错控制。这个数组可以由3个或更多个磁盘组成。该数据存储方案也在RAID级别3中实现，在条带方法上存在差异，即RAID 3的字节级和RAID 4的块(扇区)级别。

图4.带专用奇偶的条集(RAID 4)

图4显示了实际中的容错方法。条形集存储实际的RAID数据。每个条纹的“列”用异或求和，以实现奇偶。

RAID 4具有与RAID 0类似的快速读取操作和较大的存储容量等特点，同时该RAID级别具有扩展内部纠错的特点。如果某些条纹变得不可读，则控制器能够根据其他条纹和奇偶信息进行重构。指定用于奇偶校验的磁盘不是用于数据存储，而是用作备份单元。

RAID的优势，第4级：

• 越来越快的阅读操作；

• 高容错性；

• 如果其中一个磁盘发生故障，则以“降级模式”操作；

• 在容错方面的有效解决方案。

缺点

• 非常缓慢的写入操作：任何写入/更新操作都需要更新一个专用磁盘上的奇偶信息；

• 由于奇偶校验单元上的高负载，在降级模式下的慢读取操作。

恢复前景

• 控制器故障/拆卸数组：易于恢复所有数据。需要n-1磁盘，首选数据磁盘(用于构建虚拟RAID 0)，需要有关磁盘顺序和条带大小的信息；

• 损坏的单位：恢复机会接近100%，如果只有一个磁盘故障。如果两个或多个磁盘发生故障，则会出现与RAID 0相同的问题。

RAID，5级(RAID 5，带分布奇偶的条形集)

目前，RAID 5是容错、速度和成本之间的最佳折衷方案。RAID 5中使用的技术是基于通常的Stripe集(类似于RAID 0)，在这个级别上，它将数据和奇偶校验信息混合在一起。与RAID 4一样，它至少需要三个磁盘，但没有专门的磁盘来存储奇偶校验信息，而无需为写入操作期间的奇偶更新创建这样的“队列”。

根据目的、实现、零售商和其他因素，RAID级别5在跨条集的奇偶分配方法上可能有所不同。最常见的方法包括：左对称(反向动态奇偶分布)，右对称(正向动态奇偶分布)，左不对称(向后奇偶分布)和右不对称(正向平价分布)。

图5.左对称奇偶分布(RAID 5)

图6.左不对称奇偶分布(RAID 5)

图7.右对称奇偶分布(RAID 5)

图8.右不对称奇偶分布(RAID 5)

容错是通过与RAID 4相同的方法实现的：条带集存储实际数据和奇偶信息；每一列条纹被总结为列的奇偶校验条。

RAID 5结合了RAID 0(快速读取操作和大容量)和RAID 4(扩展内部纠错)的特点。如果该条变得不可读，则控制器能够根据其他条纹和奇偶信息重构它。RAID 5存储的实际容量为(U-1) * (敏(单位尺寸)-保留)。

RAID的优势，第5级：

• 越来越快的阅读操作；

• 基于数据和奇偶分布方法的快速写入；

• 容错；

• 如果一个磁盘发生故障，RAID可能以“降级模式”运行；

• 在容错方面的有效解决方案。

缺点

• 与RAID 0相比，写入操作更慢；

• 写入操作的速度取决于内容和奇偶分布方法。

恢复前景

• 控制器故障/拆卸数组：易于恢复所有数据。所有未损坏的磁盘都是首选的，但需要N-1；有关磁盘顺序、条带大小和奇偶分布法是必需的；

• 损坏的单位：恢复机会接近100%，如果只有一个磁盘故障。如果两个或多个磁盘发生故障，则会出现与RAID 0相同的问题。

RAID，级别6(RAID 6，带双分布奇偶校验的条形集)

RAID 6是一种可靠的、同时又具有成本效益的数据存储解决方案，其目的是将RAID 5扩展为多条数据冗余。为此，采用了基于Galois域代数的里德-所罗门码算法.该技术允许再增加一个单元，用于数据冗余和有效地纠正磁盘错误。

RAID 6上的数据组织类似于RAID 5：数据和奇偶校验(P-stripe)分布在存储单元之间。差异是在一个额外的条纹(Q-条纹)与P-条纹和包含GF的数据。

RAID的优势，6级：

• 越来越快的阅读操作；

• 基于数据和奇偶分布方法的快速写入操作；

• 高容错性；

• 如果一个磁盘甚至两个磁盘发生故障，RAID可能以“降级模式”运行；

• 在容错方面的有效解决方案。

缺点

• 与RAID 0相比，写入操作更慢；

• 写入操作的速度取决于内容和奇偶分布方法。

恢复前景

• 控制器故障/拆卸数组：易于恢复所有数据。所有未损坏的磁盘均为首选，但需要N-1或N-2；有关磁盘顺序、条带大小和奇偶分布法是必需的；

• 损坏的单位：恢复机会接近100%，如果只有两个磁盘故障。如果两个以上的磁盘发生故障，则会出现与RAID 0相同的问题。

嵌套RAID：0+1级、10级、50级、51级等。

创建了基于RAID 0、级别5和级别1的嵌套RAID实现，以提高RAID系统的性能。RAID级别0+1应用条形集镜像以增加容错性，而不影响存储性能。RAID级别10应用条纹的扩展来镜像数据，提高性能和增加存储容量的使用。RAID级别0+1和级别10至少需要四个磁盘。RAID 50是为性能原因创建的RAID 5存储条集，RAID 51是为容错而创建的RAID 5的镜像(至少需要构建6个磁盘)。

图2.条纹镜面上的数据组织(RAID 0+1；6单元)

图3.镜像条上的数据组织(RAID 10；6单元，2x3镜像)

嵌套突袭的优势：

• 提高速度或容错能力；

• RAID可以在降级模式下工作；

• RAID 10和RAID 0+1是最便宜的解决方案(一些机载控制器支持这些RAID类型)。

缺点

• 一个昂贵的解决方案，因为大部分磁盘空间是用于镜子；

• 很难管理和维护。

恢复前景

• 控制器故障/拆卸阵列：易于恢复所有数据；

• 损坏单位：如果可以至少装配一个条纹集(RAID 10，RAID 50)或至少一个镜像实例(RAID 0+1，RAID 51)，则恢复的几率接近100%。

数据恢复

考虑到“了解RAID”一节中描述的数据恢复机会，如果使用专门用于RAID系统恢复和重建的高效软件，用户可以轻松地从RAID存储中恢复数据。启动RAID扫描需要下列信息：

• RAID级别；

• 各单位的RAID布局方案；

• RAID参数-单位顺序，条形尺寸，奇偶分布(如果适用)。

如果RAID数据出问题，我们建议联系RAID恢复专家，这样才能最高效、安全地减低数据灾难事故对生产经营的影响。