Jak odzyskać dane z macierzy LVM RAID 5 i RAID 0 zaszyfrowanych za pomocą LUKS
-
Autor:
Oksana Volyniuk
-
Redaktor:
Michał Mirosznyczenko
W tym artykule przyjrzymy się jednemu z najtrudniejszych problemów utraty danych — odzyskiwaniu danych z serwerowych macierzy LVM RAID 0 i RAID 5, które są dodatkowo szyfrowane standardem LUKS.
- Funkcje macierzy LVM RAID i szyfrowania LUKS
- Jak podłączyć dyski do komputera
- Odzyskiwanie danych z macierzy LVM RAID 5 i 0 zaszyfrowanych przy użyciu LUKS
- Podsumowanie
- Najczęściej zadawane pytania
- Komentarze
Macierze LVM RAID 5 i RAID 0 zaszyfrowane przy użyciu LUKS (Linux Unified Key Setup) są stosowane w systemie Linux do organizacji przestrzeni dyskowej, zwiększania wydajności lub zapewniania odporności na awarie w zakresie przechowywania danych w RAID 5. Jednak w wyniku uszkodzenia dysku, błędów konfiguracji LVM, awarii systemu lub utraty dostępu do klucza szyfrowania dane mogą stać się niedostępne. W tym artykule omówimy, jak odzyskać informacje z takich macierzy, zidentyfikować ich strukturę, uzyskać dostęp do zaszyfrowanych woluminów LUKS i przywrócić utracone pliki przy użyciu specjalistycznych narzędzi do odzyskiwania danych.
Awarie systemu Linux, błędy sprzętowe serwera, uszkodzenia urządzeń pamięci masowej lub przypadkowe usunięcie woluminu logicznego to typowe sytuacje, które mogą zniszczyć macierz i zablokować dostęp do plików. Obecność zabezpieczenia kryptograficznego tylko komplikuje sytuację, ponieważ dla innych systemów dyski te są widoczne jako ciągły zbiór niezrozumiałych danych lub nieprzydzielone urządzenia, ale nie oznacza to trwałej utraty danych.
Następnie przejdziemy przez proces odzyskiwania plików i pokażemy, jak automatycznie złożyć uszkodzone macierze, odblokować woluminy oraz skutecznie odzyskać dane w znanym środowisku Windows, macOS lub Linux przy użyciu programu Hetman RAID Recovery.
Odzyskiwanie danych z macierzy LVM RAID 5, 0 zaszyfrowanych przez LUKS
Funkcje macierzy LVM RAID i szyfrowania LUKS
Podstawą podsystemu dyskowego w naszym przypadku jest technologia Logical Volume Manager, czyli w skrócie LVM, w środowisku Linux. Technologia ta łączy dyski fizyczne i tworzy woluminy logiczne o różnych typach architektury, takich jak RAID 0 Stripe i RAID 5 Parity.
Główny problem polega na tym, że konfiguracja takiej macierzy jest przechowywana bezpośrednio na samych dyskach w postaci metadanych LVM. Dlatego każda awaria systemu operacyjnego, uszkodzenie struktury logicznej lub fizyczne uszkodzenie dysku powoduje całkowite rozpadnięcie się macierzy. System widzi dyski jako nieprzydzielone urządzenia, a dostęp do danych zostaje natychmiast zablokowany.
Sytuacja staje się znacznie bardziej skomplikowana, gdy na macierze LVM nałożone jest szyfrowanie LUKS. Gdy takie dyski zostaną podłączone do komputera z systemem Windows 11, natychmiast pojawią się problemy z kompatybilnością.
System operacyjny Microsoftu nie rozpoznaje architektury LVM, nie potrafi pracować z algorytmami LUKS i w ogóle nie obsługuje systemów plików Linux.
| Cecha | LVM RAID 0 | LVM RAID 5 | Szyfrowanie LUKS |
|---|---|---|---|
| Podstawowy cel | Zwiększenie szybkości odczytu i zapisu danych | Połączenie wydajności i odporności na awarie | Ochrona danych za pomocą szyfrowania |
| Zasada działania | Dane są rozkładane na wiele dysków bez redundancji | Dane oraz informacje o parzystości są rozkładane na dyskach | Dane na urządzeniu blokowym są szyfrowane i stają się dostępne po odblokowaniu |
| Minimalna liczba dysków | 2 | 3 | 1 urządzenie blokowe lub wolumin |
| Odporność na awarie dysków | Brak: awaria jednego dysku może spowodować utratę całej macierzy | Zazwyczaj toleruje awarię jednego dysku | Nie chroni przed fizycznym uszkodzeniem nośnika |
| Specyfika odzyskiwania danych | Należy ustalić kolejność dysków, rozmiar paska (stripe size) oraz położenie bloków danych | Należy ustalić kolejność dysków, parametry rozmieszczenia danych oraz położenie informacji o parzystości | Wymagane jest prawidłowe hasło, klucz lub inna skonfigurowana metoda odblokowania |
| Wpływ uszkodzenia metadanych | Może utrudnić identyfikację struktury macierzy i odzyskiwanie plików | Może utrudnić odbudowę macierzy i identyfikację położenia informacji o parzystości | Uszkodzenie nagłówka LUKS może uniemożliwić standardowe odblokowanie bez kopii zapasowej nagłówka |
| Odzyskiwanie danych bez klucza szyfrującego | Możliwe, jeśli dane nie są zaszyfrowane lub są już dostępne w postaci odszyfrowanej | Możliwe, jeśli dane nie są zaszyfrowane lub są już dostępne w postaci odszyfrowanej | Bez prawidłowego hasła, klucza lub innej odpowiedniej metody uwierzytelniania odzyskanie zawartości jest zazwyczaj niemożliwe |
| Zalecenia przed odzyskiwaniem danych | Utworzyć obrazy dysków sektor po sektorze i nie zapisywać nowych danych na macierzy | Sprawdzić stan wszystkich dysków i utworzyć ich obrazy przed odbudową macierzy | Wykonać kopię zapasową nagłówka LUKS i plików kluczy oraz przechowywać kopie bez modyfikowania oryginalnych nośników |
W tym miejscu pojawia się Hetman RAID Recovery. Program automatycznie znajduje wymagane metadane i samodzielnie odbudowuje uszkodzone macierze. Następnie narzędzie przyjmuje hasło w celu usunięcia ochrony LUKS i natychmiast odszyfrowuje strukturę plików, otwierając drogę do pełnego odzyskiwania danych.
Jak podłączyć dyski do komputera
Fizyczne podłączenie dysków z uszkodzonego serwera do komputera najlepiej wykonać przez porty SATA na płycie głównej, ponieważ zapewnia to maksymalną szybkość i stabilność.
Korzystanie z zewnętrznych stacji dokujących USB również jest dopuszczalnym rozwiązaniem, jednak ich przepustowość jest niższa, co może wydłużyć czas skanowania.
Podczas podłączania należy zignorować wszelkie komunikaty systemu Windows dotyczące formatowania lub inicjalizacji dysków, ponieważ może to doprowadzić do nieodwracalnej utraty danych.
Aby skutecznie odzyskać dane z macierzy RAID 5, wystarczy podłączyć minimalną wymaganą liczbę sprawnych dysków, natomiast w przypadku macierzy RAID 0 konieczne jest podłączenie absolutnie wszystkich dysków, które wchodziły w jej skład.
W praktyce jednak często fizyczne podłączenie wszystkich dysków jednocześnie jest niemożliwe z powodu braku wolnych portów w komputerze. W takim przypadku standardową praktyką podczas pracy z dyskami wykazującymi oznaki awarii sprzętowej lub obecności bad sektorów jest tworzenie obrazów sektor po sektorze.
Obraz jest dokładną kopią dysku fizycznego, wykonaną bajt po bajcie, zapisaną jako zwykły plik na innym nośniku danych. Korzystanie z obrazów umożliwia przeprowadzanie szczegółowej analizy danych bez dodatkowego obciążania oryginalnych dysków, co znacząco minimalizuje ryzyko ich całkowitej awarii podczas procesu.
Aby utworzyć taki obraz, uruchom program, wybierz wymagany dysk i kliknij przycisk Zapisz dysk na górnym panelu.
Następnie wskaż lokalizację zapisu pliku.
Należy pamiętać, że rozmiar utworzonego obrazu będzie odpowiadał całkowitej pojemności dysku źródłowego, niezależnie od ilości zapisanych danych, dlatego upewnij się, że dostępna jest wystarczająca ilość wolnego miejsca.
Po zakończeniu procesu zapisu otwórz menu główne i wybierz opcję Zamontuj dysk.
Z dostępnych opcji wybierz Raw disk images i otwórz utworzone pliki.
Natychmiast pojawią się one na ogólnej liście dostępnych urządzeń, a program będzie mógł pracować z nimi równie skutecznie jak z rzeczywistymi dyskami fizycznymi.
Odzyskiwanie danych z macierzy LVM RAID 5 i 0 zaszyfrowanych przy użyciu LUKS
METODA 1. Odzyskiwanie LVM RAID 5 z LUKS
Odzyskiwanie danych staje się konieczne w sytuacjach krytycznych, takich jak awarie sprzętu serwera: fizyczne uszkodzenie jednego lub kilku dysków, które prowadzi do degradacji RAID 5 lub całkowitej utraty dostępu do RAID 0. Proces ten jest również niezbędny w przypadku pojawienia się bad sektorów, które blokują odczyt zaszyfrowanych danych, lub w razie poważnych problemów programowych, które spowodowały nieprawidłowe działanie LVM albo uszkodzenie struktury systemu plików.
Po podłączeniu dysków lub zamontowaniu ich obrazów uruchom program Hetman RAID Recovery. Narzędzie automatycznie wykryje i złoży programową macierz LVM RAID 5.
Na przykładzie stanowiska testowego pokazujemy składanie macierzy w stanie zdegradowanym, z brakującym jednym dyskiem, dzięki możliwości programu do obliczania brakujących danych na podstawie bloków parzystości. Umożliwia to dostęp do danych nawet wtedy, gdy nośnik fizyczny uległ awarii.
Ponieważ złożone woluminy logiczne są chronione algorytmem LUKS, należy je odblokować bezpośrednio w menedżerze dysków programu. Demonstracja odblokowania macierzy poprzez wprowadzenie hasła użytkownika umożliwia narzędziu dostęp do systemu plików bez użycia narzędzi firm trzecich. Wystarczy wprowadzić hasło w odpowiednim polu, a po pomyślnej weryfikacji narzędzie usunie barierę kryptograficzną, udostępniając zawartość woluminu do dalszej analizy.
Na końcowym etapie uruchamiamy algorytm Szybkie skanowanie na już złożonym i odblokowanym woluminie.
Program natychmiast rozpoznaje logiczną strukturę systemu plików Linux i wyświetla wszystkie znalezione pliki. Główną zaletą tego etapu jest pełne zachowanie oryginalnej hierarchii katalogów, co umożliwia bezpieczne i wygodne odzyskanie wszystkich wymaganych informacji. Podczas skanowania narzędzie dokładnie analizuje dane, przywracając powiązania systemu plików w celu zapewnienia integralności.
Gdy wszystkie wymagane pliki zostaną znalezione, zaznacz je i kliknij przycisk Odzyskaj, aby rozpocząć proces zapisu. Należy wybrać do tego inny fizyczny nośnik danych, na przykład sprawny dysk twardy lub zewnętrzny dysk USB, ponieważ zapisywanie danych na tym samym dysku, z którego odbywa się odzyskiwanie, jest bezwzględnie zabronione, aby uniknąć trwałego nadpisania informacji.
METODA 2. Odzyskiwanie plików z LVM RAID 0
Przejdźmy do drugiej macierzy naszego stanowiska testowego. Jest to LVM RAID 0, znany również jako Stripe, zbudowany z dwóch dysków SSD. Jego główna podatność wynika z architektury, która nie zapewnia redundancji danych, więc każda awaria programowa powoduje całkowity brak dostępu do informacji na obu dyskach.
Program Hetman RAID Recovery automatycznie składa tę macierz w jeden wolumin logiczny, po czym usuwamy ochronę kryptograficzną LUKS przy użyciu hasła użytkownika. Otwiera to dostęp do wewnętrznej struktury zaszyfrowanego woluminu.
Rozpoczynamy skanowanie odblokowanej macierzy RAID 0. Program nie tylko rozpoznaje bieżącą strukturę logiczną, ale także wykonuje dogłębną analizę w celu odnalezienia plików, które zostały przypadkowo usunięte przez użytkownika z wnętrza zaszyfrowanego woluminu przed wystąpieniem awarii systemu. Ta funkcja ma kluczowe znaczenie, ponieważ umożliwia odzyskanie ważnych informacji, które za utracone uznano na długo przed krytyczną awarią dysku.
Na końcowym etapie przeglądamy znalezione informacje. Funkcja podglądu umożliwia wizualną ocenę integralności dokumentów, zdjęć i innych plików bezpośrednio przed odzyskiwaniem.
Po potwierdzeniu poprawności znalezionych danych i sprawdzeniu nienaruszonej struktury plików wybieramy wymagane dostępne dane wraz z pomyślnie odzyskanymi usuniętymi plikami.
Ostatnim krokiem jest wybór bezpiecznej lokalizacji do zapisania danych, na przykład na lokalnym dysku twardym komputera z systemem Windows 11.
Przypominamy, że w celu zapewnienia bezpieczeństwa odzyskanych danych nie należy zapisywać ich z powrotem na dyskach macierzy źródłowej.
Podsumowanie
Odzyskiwanie danych z macierzy LVM RAID 5 i RAID 0 zaszyfrowanych przy użyciu LUKS wymaga poprawnej identyfikacji struktury pamięci masowej, kolejności jej komponentów oraz stanu metadanych. W przypadku uszkodzenia dysku, utraty konfiguracji LVM lub problemów z dostępem do zaszyfrowanego woluminu ważne jest, aby nie wykonywać operacji, które mogą nadpisać dane lub utrudnić dalsze odzyskiwanie.
Przed rozpoczęciem zaleca się utworzenie obrazów sektor po sektorze wszystkich dostępnych dysków, sprawdzenie stanu nośników oraz zapisanie kopii zapasowych nagłówków LUKS, jeśli są dostępne. Dostęp do zaszyfrowanych informacji zwykle wymaga poprawnego hasła, pliku klucza lub innego udostępnionego mechanizmu odblokowania. Po przywróceniu struktury RAID i dostępu do woluminów logicznych można przejść do wyszukiwania i wyodrębniania utraconych plików.
Aby uprościć ten proces, można użyć specjalistycznych narzędzi, takich jak Hetman RAID Recovery, które pomagają analizować dyski, rekonstruować konfigurację RAID i odzyskiwać dostępne dane. Jednak rezultat zależy od stopnia uszkodzenia macierzy, stanu nośników oraz możliwości odszyfrowania informacji. Wszystkie odzyskane pliki należy zapisywać na oddzielnym fizycznym nośniku danych, aby uniknąć nadpisania danych, które nadal mogą zostać przywrócone.
