Raid5数据恢复事例解析阵列恢复软件工具

午夜幽兰 · 发表于 2008-9-23 18:26:48

看到大家对磁盘阵列raid都这么热情高亢,俺也来凑凑热闹,下图是raid5的示意图，一般情况下，我们使用这张图所示的构建原理，可以对一些硬件受损的raid进行恢复，但是在工业实现上raid可能有许多种不同的实现，会存在许多变种，完全按照这张示意图去做，你会“吃药”的。而且虽然目前有一些恢复raid的工具，但是工具也不一定可以完全解决全部问题。

最近恢复一个非完全标准的raid5，这个案例虽然不能涵盖所有非标准的raid5重建的问题，但是对今后遇到类似的问题还是可以借鉴一下的。

最近，遇到一个raid重建的问题：因为一次停电事故，公司的服务器坏了，（COMPAQ proliant DL380型，4块硬盘用Compaq Share LVD Cage 4 Drives做的硬件raid）硬件的raid卡坏了，晕啊！公司的网站，客户资料都在上面啊，还没有备份！所以必须要恢复上面的数据，于是我们开始我们的raid之旅。
首先，当然是对组成raid的四块硬盘按顺序进行备份，我们用linux下面的dd，或者是winhex的clone disk功能完成硬盘备份的工作，然后我想到的是使用工具重建raid，我们选用runtime公司出品的raid reconstructor和R-TT公司的R-STUDIO工具进行恢复。但是令我们失望的是：这两个工具并没有能够识别出我们的raid。

我们看红笔标出的部分，显然raid reconstructor不认为这是一个raid，用R-STUDIO也得到了同样的结果。晕，那只好看一看磁盘的校验情况了，幸好raid reconstructor内置了一个异或校验功能，于是我们校验一把，结果如下：


嗯，我们看到除了开头有一部分没有通过校验外，硬盘的其他部分都通过了异或校验。那么，开头部分没有通过异或校验的部分又是什么呢？我们用winhex打开一个磁盘镜像看看：


我们注意到一个不寻常的问题：第一、二、四主分区是空的，第三主分区有效，分区标志是0x12，查一下fdisk，如下图，得到：12 Compaq diagnost。

  再上google查一下“Compaq diagnost”，得一些E文的文章，大意是说Compaq diagnost是compaq公司的机器在硬盘头加的一个小小的校验程序，跳过即可。
Ok，接着用“55aa”找下面有没有MBR，好黄天不负我这有心人啊，在硬盘0，（按照习惯，我的硬盘编号从0开始）偏移88000h处：

显然是一个主分区（NTFS），一个扩展分区，注意我单独划出来的20000000，根据intel的高位在后，低位在前的规则应是20h，也就是说在虚拟的raid镜像中这个扇区后32个扇区（32＝20h）应该就是NTFS的boot扇区。再看，硬盘1的偏移88000h处：


嘿嘿，NTFS的boot区，这就强烈的向我们暗示：硬盘的raid是从88000h处开始的，每个数据块的大小是：200h*20h=4000h，即32个扇区16384字节！
好，我们就把所有硬盘自88000处至镜像文件结尾处另存为另一组镜像，然后再用raid reconstructor和R-STUDIO工具进行恢复。天哪，不可思议的事发生了，竟然结果还是：


晕，我已经开始怀疑它是不是一个raid了。但是还记得上面我们做的异或校验吗？异或校验的结果强烈的暗示我们——这就是一个raid！可是为什么？为什么有这个结果呢？
现在让我们冷静的想一想，还有什么问题我们忽略了吗？Ok，重建raid有几个重要的参数：
1、raid的序列，没有正确的序列，重建raid是不可能的，但是我们的的确确是按照原始物理硬盘在阵列中的位置做的镜像，所以这个参数我们假设一定是正确的。
2、从文章开头的那幅raid示意图可以看出另一个参数是数据块的大小，这个我们也已经算出来了（详见上文），所以我们默认它也是正确的。
3、另一个重要的参数我们还没有确定，那就是校验块出现的位置，或者说校验块位置的算法。据网上一些资料说compaq公司的raid校验块出现的顺序是3-2-1-0（后续）。我们也默认是对的。
4、因为还有一个“Compaq diagnost”的问题，我们把raid重建的起始位置调整为：88000h。

嗯，仔细考虑上面这4个raid重建的要点，我认为：1、2、4三点是我们手工算出来的，因此，我相信是正确的，但是3？网上资料如斯，但实际情况呢？
Raid reconstructor一共提供三种情况的测试：a、0-1-2-3（正续）b、3-2-1-0（后续）c、动态盘续。我都做了，但是没有一个正确，这又是为什么呢？？看来只能手工做一下校验块出现的位置了。
看一下硬盘2和硬盘3的88000h处的情况吧：

呵呵，显然硬盘2中的数据块已经是MFT表中的数据了，MFT表是NTFS文件系统的主文件分配表，记录了文件系统中每个文件，一个文件记录有1k大小，总是以“FILE*”开头。而且MFT占用硬盘中的一块连续空间，没有碎片！（更详细的请看http://linux-ntfs.sourceforge.net/ ），因此，显然硬盘3中那个数据块不是以“FILE*”开头的是校验块！好，我们至少已经找到一个校验块了，而且对怎样找校验块好像也有点思路了（检查数据块是不是以“FILE*”开头）。那么然后呢？既然数据块大小是4000h，那么接下来应该就去看8c000h处了。


哦,太令我们失望了,怎么四个盘的块都是以"File*"开头的呢?难道没有校验块?!
让我们仔细想想开头的，而为了保证校验通过，校验块这个位置的数据也一定是“FILE*”！（如果这里不懂您可以查一下raid的基本原理）

好吧!现在我是多么热爱奇数个硬盘组成的raid啊!可惜我们这个raid是有四个硬盘组成的,不光是不能以"File*"这个值去查找校验块,而且会在特定位置出线队定值都不能利用了，(想一想，既然“FILE*”在劫难逃，其他的值又有什么理由幸免呢？)好了原理想通了，我也江郎才尽，黔驴技穷了。嗯，现在让我们不抱任何希望的再回头看一眼吧。。。。。。。。。。
等等,你想到了什么?
我说过：在特定位置出现的定值是不能利用了,但是在特定位置出现的不定值我们还是可以利用了,什么？你说因为是不定值所以没有办法判定是数据块还是校验块，嗯，你说的有点道理，对于数字你可能是对的，但是，我们想想：计算机中字符也是用二进制数据表示的。呵呵，现在你想到什么了？我想到了文件名！
呵呵,"文件名"!多么亲切的名字在啊!对于我们可读,而由于每个file record中的文件名都是不同的，所以校验盘上一定是一串乱码，我想我们应该能很容易的从一堆文件名中找出一个乱码，嘿嘿，好！很好！复习一下MFT中file record的格式，请看一下:http://linux-ntfs.sourceforge.nt/。标准属性记录0x30个直接，属性列表记录0x60个字节，所以一般情况下：文件名长度在本file record偏移E8的位置上，文件名开头在file record偏移EA的位置上，说干就干，写一个程序看看：代码截图如下:

好,在XP下用VC6.0编译通过,执行上述程序的结果如下:


你发现了这些红笔划出的内容中的相关内容绝对不是windows的文件名！我现在终于明白为什么raid reconstructor和R-STUDIO不能处理这个raid了!因为这里多了一个参数！校验块出现的顺序的确是后续的，但是并不是前一个校验块是an，这一个校验块就是a（n-1）了（就像本文开头的那张示意图中的情况），而是连续在一块盘中出现16个校验块后校验块才转移到下一个硬盘上去。这一点是任何文献上都没有讲过的。而我们看看raid reconstructor，它只为我们提供了两个参数：数据块大小和盘续，但是重要的是，校验块大小是否与数据快大小相等呢？
是的，没有，该软件没有提供这一参数，一般默认这两个是相等的，但是，不幸的是我们这个例子中这两个参数恰恰是不相等的！所以，你现在明白为什么raid reconstructor不能处理我们这个案例了吧！


R-STUDIO的问题和raid reconstructor基本一致，恕我不再复述。好了，现在我们可以写一个程序把它挖出来了。
代码:

补充最后一行:
cout << "OK! The raid have been reconstructed!" << endl;
return 0;
}