Odzyskiwanie danych RAID5 i RAID0 z Narzędzia Zarządzanie dyskami systemu Windows oraz Menedżera serwera (WSS)
-
Autor:
Oksana Volyniuk
-
Redaktor:
Michał Mirosznyczenko
W tym artykule przeanalizujemy, jak wykonać odzyskiwanie danych z programowych macierzy RAID 5 i RAID 0 utworzonych przy użyciu narzędzi Windows Storage Spaces i Windows Disk Management w systemie Windows Server 2012. Dowiesz się, jak szybko przywrócić dostęp do informacji w przypadku awarii serwera, uszkodzenia jednego z dysków lub gdy system operacyjny przestaje rozpoznawać macierz RAID. Omówimy typowe scenariusze awarii i zaprezentujemy skuteczne metody odzyskiwania danych w środowiskach, gdzie macierze są wykorzystywane do zadań krytycznych: przechowywania baz danych, usług serwerowych lub platform wirtualizacyjnych.
Systemy pamięci masowej oparte na Windows Disk Management i Windows Server Manager są powszechnie stosowane do tworzenia programowych macierzy RAID w środowiskach Windows. Najczęściej używane konfiguracje to nadal RAID 0 i RAID 5, które zapewniają odpowiednio zwiększenie wydajności lub tolerancję błędów w zależności od typu macierzy.
Jednak nawet niezawodne konfiguracje RAID nie gwarantują pełnej ochrony przed utratą danych. Przyczyn problemów może być wiele: awarie dysków, uszkodzenie metadanych usługi RAID, błędy użytkownika, awarie systemu operacyjnego lub nieprawidłowa migracja macierzy między serwerami. W takich sytuacjach dostęp do informacji może zostać utracony zarówno w systemie Windows, jak i po podłączeniu dysków do innego systemu.
Szczególną uwagę należy zwrócić na możliwość odzyskania takich macierzy w środowisku Ubuntu, które udostępnia szeroki zestaw narzędzi do analizy dysków, pracy z RAID oraz odzyskiwania systemów plików. Dzięki wsparciu narzędzi Linuksowych i specjalistycznego oprogramowania możliwa jest rekonstrukcja struktury RAID, uzyskanie dostępu do utraconych partycji oraz odzyskanie istotnych plików.
W artykule opisano, jak odzyskać dane z macierzy RAID0 i RAID5 utworzonych w Windows Disk Management i Server Manager przy użyciu Ubuntu oraz przedstawiono cechy i ryzyka, które należy uwzględnić podczas procedury odzyskiwania.
Odzyskiwanie danych z RAID 5/0 w Windows Disk Management i Server Manager na Ubuntu
Metody tworzenia RAID
W Windows Server 2012 istnieją dwa różne mechanizmy tworzenia macierzy dyskowych:
- Pierwszy jest realizowany przez Windows Storage Spaces w środowisku Server Manager.
- Drugi wykorzystuje klasyczne narzędzie Windows Disk Management.
Technologie te realizują podobne zadanie, lecz działają na różnych zasadach.
| Charakterystyka | Storage Spaces | Zarządzanie dyskami |
|---|---|---|
| Przeznaczenie | Nowoczesny system wirtualizacji pamięci masowej | Klasyczne zarządzanie dyskami i macierzami RAID |
| Dostępność | Windows 8 / Server 2012 i nowsze | We wszystkich nowoczesnych wersjach Windows |
| Typ technologii | Pula pamięci + dysk wirtualny | Dyski dynamiczne |
| Obsługiwane typy RAID | Simple, Mirror, Parity | RAID 0, RAID 1, RAID 5 |
| Skalowalność | Elastyczne rozszerzanie puli | Ograniczona |
| Dodawanie dysków | Możliwe bez przebudowy systemu | Ograniczone |
| Odporność na awarie | Mirror, Parity | RAID 1, RAID 5 |
| Obsługa thin provisioning | Tak | Nie |
| Odzyskiwanie danych | Bardziej złożone z powodu metadanych magazynu | Prostsze |
| Kompatybilność z Linux | Ograniczona | Lepsza rozpoznawalność |
| Główne zastosowanie | Serwery i duże systemy przechowywania danych | Niewielkie macierze RAID |
Storage Spaces to nowoczesny system wirtualizacji pamięci masowej. Najpierw tworzy się pulę dysków i dodaje do niej dyski fizyczne, a następnie w tej puli tworzy się dyski wirtualne o wymaganym poziomie odporności: Simple, Mirror lub Parity. To podejście umożliwia elastyczne zarządzanie pojemnością, dodawanie nowych dysków bez wyłączania serwera oraz powiększanie przestrzeni bez przebudowy macierzy.
Kolejną cechą Storage Spaces jest użycie metadanych zapisanych na wszystkich dyskach w puli. Dzięki temu system może automatycznie określić konfigurację pamięci po ponownym podłączeniu dysków do innego serwera, który obsługuje tę technologię.
W przeciwieństwie do tego Disk Management wykorzystuje technologię dynamicznych dysków (Dynamic Disk). Aby utworzyć macierze RAID system konwertuje dyski podstawowe na format Dynamic Disk. Następnie można tworzyć klasyczne programowe macierze RAID, w tym RAID 0, RAID 1 i RAID 5.
W tym przypadku informacje o konfiguracji macierzy są przechowywane w obszarze serwisowym każdego dynamicznego dysku. Macierz nie korzysta z puli dysków i jest tworzona bezpośrednio z określonych dysków fizycznych. Zarządzanie taką macierzą jest znacznie prostsze, jednak skalowalność jest ograniczona. Dodanie nowych dysków lub zmiana struktury macierzy często wymaga jej przebudowy lub utworzenia nowego wolumenu.
Zasada odporności również jest inna. Storage Spaces stosuje bardziej elastyczny model dystrybucji danych, który pozwala na zastosowanie różnych poziomów nadmiarowości w jednej puli, tworząc wiele dysków wirtualnych o różnych parametrach. W Disk Management każdy wolumen ma stały typ RAID, który jest definiowany podczas tworzenia i nie można go później zmienić.
Tak więc Storage Spaces w Windows Server 2012 to nowocześniejsza i bardziej elastyczna technologia zarządzania pamięcią masową, przeznaczona dla skalowalnych systemów serwerowych. Disk Management natomiast implementuje klasyczne programowe RAID i jest częściej stosowany w prostszych konfiguracjach lub małych środowiskach serwerowych.
System plików ReFS
W przykładowej procedurze opisanej w tym artykule pracujemy z ReFS (Resilient File System). System plików został opracowany przez firmę Microsoft specjalnie dla środowisk serwerowych o dużym obciążeniu i jest ukierunkowany na maksymalną odporność.
Główną cechą ReFS jest implementacja mechanizmów weryfikacji integralności metadanych oraz automatyczne funkcje samonaprawy bez przerywania pracy systemu. Optymalizacja pod kątem dużych wolumenów danych i złożonych macierzy RAID uczyniła go standardem dla konfiguracji opartych na Windows Server 2012.
Należy zauważyć, że pomimo zamkniętej architektury Microsoft, w artykule pokazano możliwość pełnego uzyskania dostępu do takich danych nawet w środowisku Linux. Umożliwia to profesjonalną analizę i odzyskiwanie macierzy RAID na dowolnym systemie, niezależnie od ograniczeń natywnego ekosystemu Windows.
Odzyskiwanie danych
METODA 1. Odzyskiwanie macierzy WSS
Na początek rozważymy odzyskiwanie danych z RAID 5 złożonego z trzech dysków w Windows Storage Spaces. Dyski używają systemu plików ReFS, a procedura odzyskiwania zostanie przeprowadzona na komputerze z systemem Ubuntu.
Jeśli wystąpią awarie sprzętowe serwera, na przykład z powodu uszkodzenia zasilacza, płyty głównej lub kontrolera, odczyt dysków bezpośrednio na serwerze może być niemożliwy. W takich przypadkach dyski należy ostrożnie wyjąć z serwera i podłączyć do stacji roboczej. Można to zrobić bezpośrednio przez interfejs SATA lub przy użyciu zewnętrznej stacji dokującej.
Chociaż dyski używają systemu plików ReFS, który jest przeznaczony dla Windows, dostęp do danych można przywrócić za pomocą Hetman RAID Recovery. Program analizuje metadane Storage Spaces, określa parametry macierzy i automatycznie rekonstruuje jej strukturę. Po tym możliwe jest przeglądanie drzewa katalogów i wyodrębnienie potrzebnych plików, nawet jeśli Linux nie obsługuje bezpośredniego montowania tego systemu plików.
METODA 2. Użycie obrazu dysku
Jeśli architektura stacji roboczej nie pozwala na jednoczesne podłączenie wszystkich dysków, optymalnym rozwiązaniem jest użycie wirtualnych obrazów dysków. Metoda ta polega na utworzeniu dokładnych kopii bit po bicie każdego dysku do późniejszej analizy.
Po zamontowaniu obrazu brakującego dysku bezpośrednio w interfejsie Hetman RAID Recovery, program traktuje go jak pełne urządzenie fizyczne. Pracując w kombinacji z innymi dostępnymi dyskami, narzędzie automatycznie rekonstruuje strukturę macierzy. Podejście to pozwala rozpocząć proces odzyskiwania nawet przy ograniczonych portach połączeniowych, zapewniając bezpieczeństwo i integralność danych na każdym etapie.
METODA 3. Automatyczne odzyskiwanie RAID 5
Bezpośrednio po uruchomieniu Hetman RAID Recovery rozpoczyna automatyczne skanowanie podłączonych dysków. Program analizuje informacje serwisowe i próbuje zrekonstruować oryginalną konfigurację RAID na ich podstawie. W głównym oknie zobaczysz listę wszystkich wykrytych dysków fizycznych oraz już złożonych i gotowych do pracy macierzy wirtualnych.
Wybierz wykryty RAID 5 i uruchom tryb Fast scan.
Po zakończeniu skanowania główne okno programu wyświetli pełną strukturę zrekonstruowanej macierzy RAID ze wszystkimi plikami i folderami. Zaznacz wymagane pliki i foldery i kliknij przycisk Recovery.
W następnym kroku wskaż miejsce docelowe dla odzyskanych danych i potwierdź czynność, klikając Recovery.
Po wykonaniu wszystkich kroków odzyskane dane z macierzy RAID będą ponownie dostępne do dalszego użytku.
METODA 4. Automatyczne odzyskiwanie RAID 0
W drugim przykładzie rozważymy odzyskiwanie danych z RAID 0 utworzonego z dwóch dysków w Windows Storage Spaces. Macierz korzysta z systemu plików ReFS.
Cechą RAID 0 jest to, że dane są rozdzielane pomiędzy wszystkie dyski macierzy bez nadmiarowości. W związku z tym, aby odzyskać dane, należy podłączyć fizycznie wszystkie dyski jednocześnie i pracować z macierzą jako całością. Pojedyncze dyski z takiej macierzy nie zawierają kompletnych plików, dlatego program nie może odczytać ich niezależnie.
Przed rozpoczęciem upewnij się, że wszystkie dyski, które były częścią RAID 0, są fizycznie podłączone do komputera. Można to zrobić przez interfejs SATA bezpośrednio do płyty głównej lub przy użyciu zewnętrznej stacji dokującej.
Podobnie jak w poprzednim przypadku, odzyskiwanie zostanie przeprowadzone na komputerze z Ubuntu, przy użyciu Hetman RAID Recovery, które określi parametry macierzy i zrekonstruuje jej strukturę w celu późniejszego dostępu do plików.
Uruchom Hetman RAID Recovery. Program natychmiast przeanalizuje podłączony sprzęt i automatycznie odtworzy logiczną strukturę Twojej macierzy. W głównym oknie zobaczysz zarówno poszczególne urządzenia fizyczne, jak i zrekonstruowany RAID 0 gotowy do odzyskiwania.
Przejdź do opcji Fast Scan i rozpocznij analizę.
Po zakończeniu skanowania program wyświetli odzyskaną strukturę partycji, folderów i plików. Za pomocą okna podglądu możesz zweryfikować ich zawartość i upewnić się, że wymagane dane są prawidłowo odczytywane.
Następnie zaznacz wymagane foldery lub pojedyncze pliki i kliknij przycisk Recovery.
Aby zapisać wyniki, wskaż inny dysk lub pamięć zewnętrzną. Ważne jest, aby nie zapisywać odzyskanych plików na tych samych nośnikach, z których przeprowadzane jest odzyskiwanie, aby uniknąć nadpisania danych.
METODA 5. Odzyskiwanie macierzy Disk Management
Nawet przy poprawnej konfiguracji RAID, macierze mogą stracić dostęp do danych z powodu awarii sprzętowych lub błędów oprogramowania.
W takich sytuacjach należy działać z maksymalną ostrożnością: nie zapisuj nowych danych na dyskach macierzy, ponieważ może to nadpisać fragmenty utraconych informacji i utrudnić odzyskiwanie.
Poniżej omówimy jeden z najczęstszych scenariuszy utraty dostępu do macierzy RAID. Sytuacja taka może wyniknąć z awarii systemu operacyjnego, w wyniku której konfiguracja macierzy przestaje być poprawnie rozpoznawana przez system. Może być również spowodowana awarią sprzętową serwera, po której system nie jest w stanie wykryć wszystkich dysków należących do macierzy. W niektórych przypadkach problem wynika z nieudanego aktualizacji firmware kontrolera lub innych podzespołów systemowych. W rezultacie macierz RAID staje się niedostępna, nawet jeśli same dyski są fizycznie nienaruszone.
Przed rozpoczęciem pracy zamknij wszystkie aplikacje, które mogą korzystać z tych dysków, i tymczasowo wyłącz automatyczne kopie zapasowe.
Jeśli macierz nie jest montowana przez system, nie inicjuj ani nie formatuj dysków ani nie twórz nowych partycji; lepiej pozostawić je w stanie, w jakim system je wykrywa i przejść bezpośrednio do procedury odzyskiwania.
METODA 6. Automatyczne odzyskiwanie RAID 5
W demonstracji użyjemy RAID 5 utworzonego za pomocą narzędzia Windows Disk Management w Windows Server 2012. Macierz składa się z czterech dysków korzystających z systemu plików ReFS. W tym przykładzie pokażemy, jak przywrócić dostęp do danych w przypadku awarii systemu lub uszkodzenia konfiguracji RAID.
Do odzyskiwania można również użyć Hetman RAID Recovery.
Wybierz nasz RAID 5 i uruchom Fast Scan.
Program automatycznie wykryje system plików ReFS, więc zazwyczaj nie jest wymagana dodatkowa konfiguracja.
Po wybraniu trybu kliknij Next, aby rozpocząć proces skanowania. Należy pamiętać, że pełna analiza może zająć znaczny czas, szczególnie jeśli macierz ma dużą pojemność.
Po zakończeniu skanowania główne okno programu wyświetli wykryte partycje, katalogi i pliki, które wcześniej były przechowywane na macierzy i mogą zostać odzyskane.
W razie potrzeby można skorzystać z funkcji Preview, aby obejrzeć zawartość plików i zweryfikować ich integralność.
Następnie zaznacz wymagane katalogi lub poszczególne pliki i rozpocznij proces odzyskiwania, naciskając przycisk Recovery.
W następnym oknie wskaż ścieżkę zapisu odzyskanych danych na innym nośniku i potwierdź czynność ponownie klikając Recovery.
Po zakończeniu procedury program powiadomi o pomyślnym odzyskaniu danych z Twojej macierzy RAID.
METODA 7. Odzyskiwanie w RAID Constructor
W kolejnym przykładzie rozważymy bardziej złożony scenariusz, gdy jeden z czterech dysków w RAID 5 uległ awarii lub gdy macierz została przypadkowo sformatowana przez użytkownika.
W takim przypadku program może nie wykryć automatycznie struktury macierzy, dlatego zaleca się użycie RAID Constructor w trybie ręcznym w celu odtworzenia konfiguracji.
Po wyjęciu dysków z serwera istotne jest zapisanie ich pierwotnej kolejności w macierzy RAID przed przystąpieniem do jakichkolwiek działań odzyskiwania.
Każdy dysk w RAID 5 ma zdefiniowaną pozycję w sekwencji dystrybucji danych i parzystości, więc zmiana kolejności dysków może skutkować nieprawidłowym złożeniem macierzy, uszkodzeniem systemu plików i znacznym utrudnieniem odzyskiwania.
Należy pamiętać, że RAID 5 umożliwia odzyskanie danych nawet w przypadku braku jednego dysku, ponieważ informacje można zrekonstruować przy użyciu bloków parzystości.
W tej konfiguracji fizyczny początek dysku nie pokrywa się z rzeczywistym początkiem systemu plików. Z powodu częściowej korupcji lub usunięcia danych serwisowych program traci niezbędne punkty odniesienia do automatycznego wykrycia offsetu.
W rezultacie algorytm nie jest w stanie dokładnie określić sektora zerowego logicznej partycji. W takiej sytuacji warto ręcznie podać wartość offsetu podczas rekonstrukcji macierzy. Jeśli tego nie zrobimy, system plików może być wyświetlony nieprawidłowo lub pozostać niedostępny do analizy i odzyskiwania.
Nieprawidłowo ustawiony Offset może także prowadzić do błędnego wyświetlenia struktury katalogów lub brakujących plików.
Aby określić dokładną wartość offsetu, użyj wbudowanego edytora HEX.
Jeśli kolejność dysków w macierzy jest nieznana, wyszukiwanie sygnatury i obliczenie Offset należy wykonać indywidualnie dla każdego dysku w macierzy. Takie podejście pozwoli ustalić prawidłowy offset dla każdego urządzenia i zapewnić poprawną rekonstrukcję całej konfiguracji.
System plików ReFS posiada unikalną sygnaturę umieszczoną na początku jego struktur serwisowych. Jednak w niektórych strukturach ReFS sygnatura może nie zaczynać się ściśle od bloku zerowego, lecz z niewielkim offsetem wewnątrz metadanych. W reprezentacji szesnastkowej pojawia się jako sekwencja bajtów 00 00 00 52 65 46 53 00, która w polu tekstowym edytora odpowiada ciągowi znaków ReFS.
Aby aktywować narzędzie wybierz wymagany dysk i użyj kombinacji klawiszy Ctrl + H lub odpowiedniej pozycji w menu kontekstowym.
W oknie edytora HEX uruchom funkcję wyszukiwania Find text or value i wprowadź sekwencję szesnastkową 00 00 00 52 65 46 53 00 w odpowiednim polu.
Upewnij się, że przełączyłeś tryb wyszukiwania na Search for HEX-value. Dla większej dokładności i szybszej analizy zaleca się także zaznaczyć opcję Begin of sector, ponieważ sygnatura systemu plików ReFS znajduje się na początku sektora.
Po znalezieniu przez edytor pasującego znacznika umieść kursor na odnalezionej pozycji lub sprawdź adres bieżącego bloku w interfejsie programu. Pozwoli to określić dokładną wartość offset, którą należy użyć podczas dalszej rekonstrukcji macierzy.
Aby zwiększyć wiarygodność wyniku, warto także upewnić się, że odnaleziona sygnatura rzeczywiście odpowiada początkowi struktur serwisowych systemu plików, a nie jest przypadkową sekwencją bajtów w danych.
Po znalezieniu wartości Offset otwórz narzędzie RAID Constructor i wybierz Manual mode.
Tworząc macierz ręcznie, należy określić podstawowe parametry użyte podczas jej tworzenia: typ RAID, kolejność umieszczania bloków, rozmiar bloku oraz liczbę bajtów na sektor.
Dla RAID 5 w większości powszechnych konfiguracji stosuje się następujące wartości:
- Kolejność bloków – Left synchronous,
- Rozmiar bloku – 64 KB,
- Bajty na sektor – 512 bajtów.
W oknie konstruktora w polu Available disks wybierz dyski należące do Twojej macierzy RAID i przenieś je do pola Selected disks.
Jeśli jeden z dysków jest fizycznie brakujący lub uszkodzony, użyj funkcji Add empty disk, która pozwala zintegrować w strukturze macierzy wirtualny pusty dysk symulujący brakujący komponent, zachowując integralność architektury RAID 5 i umożliwiając pomyślne odzyskanie danych.
Aby zastosować obliczone parametry offsetu, dwukrotnie kliknij wymagany dysk lub użyj ikony Change disk offset/size. W otwartym oknie dialogowym wprowadź uzyskaną wartość offsetu – 264192 – w polu Offset.
Przed potwierdzeniem zmień jednostki z Bytes na Sectors – zapobiegnie to błędom obliczeniowym, ponieważ program automatycznie przeliczy podaną liczbę sektorów na bajty.
Po kliknięciu OK powtórz tę procedurę dla każdego dysku należącego do Twojej macierzy RAID. Tak precyzyjna konfiguracja każdego komponentu jest kluczowa dla synchronizacji bloków i poprawnej rekonstrukcji logicznej struktury systemu plików ReFS.
Jeśli dokładna kolejność dysków jest nieznana, można ją ustalić ręcznie metodą prób i błędów. Zmieniaj pozycje dysków na liście Selected disks przesuwając je w górę lub w dół za pomocą strzałek, a po każdej zmianie sprawdź, czy w dolnej części okna wyświetlana jest poprawna konfiguracja logicznego wolumenu. Podejście to pozwala wizualnie kontrolować proces rekonstrukcji macierzy w czasie rzeczywistym i szybko ocenić poprawność wybranej kolejności.
Dodatkowo możesz skorzystać z funkcji Detect the disk order automatically, która uruchamia automatyczne wyliczenie wszystkich możliwych ustawień dysków w macierzy. Choć procedura ta może zająć więcej czasu w zależności od liczby dysków w konfiguracji, znacznie zmniejsza prawdopodobieństwo błędu i pomaga ustalić poprawną kolejność dysków w złożonych strukturach pamięci masowej.
Po wprowadzeniu zmian kliknij przycisk Add, aby dodać odtworzoną macierz RAID do głównego ekranu programu w celu dalszego skanowania i odzyskiwania plików.
Po poprawnej rekonstrukcji macierzy RAID w RAID Constructor przeprowadź skanowanie; wyniki analizy pojawią się na głównym ekranie programu, a następnie naciśnij przycisk Recovery.
W otwartym oknie kliknij Next, wybierz opcję Save on hard disk i wskaż folder do zapisu. Po zakończeniu procesu będziesz mógł odzyskać wymagane dane, zapisując je na innym dysku.
Wnioski
Odzyskiwanie danych z macierzy RAID 0 i RAID 5 utworzonych za pomocą Windows Disk Management lub Windows Server Manager w środowisku Ubuntu jest w pełni możliwe nawet po poważnych awariach lub utracie dostępu do macierzy. Dzięki narzędziom Linuksowym i specjalistycznemu oprogramowaniu możliwa jest rekonstrukcja struktury RAID, analiza konfiguracji dysków oraz przywrócenie ważnych plików.
Należy jednak uwzględnić, że RAID0 nie posiada nadmiarowości, więc uszkodzenie nawet pojedynczego dysku może prowadzić do krytycznej utraty danych. RAID5 jest bardziej zabezpieczony, jednak błędy rekonstrukcji, awarie kontrolera lub uszkodzenie danych serwisowych również mogą uczynić system niedostępnym.
Dla pomyślnego odzyskania ważne jest, aby nie zapisywać nic na problematycznych dyskach, poprawnie określić parametry macierzy i stosować bezpieczne metody analizy. Najlepsze wyniki uzyskuje się tworząc obrazy dysków i pracując na kopiach danych.
Tak więc Ubuntu może być skuteczną platformą do odzyskiwania macierzy RAID Windows, zwłaszcza w przypadkach, gdy natywne narzędzia systemu operacyjnego przestają umożliwiać dostęp do danych.
