Восстановление RAID 0

Что делать если повредился RAID0 массив? Как восстановить данные с RAID 0 массива, если один или несколько дисков вышли из строя? Как достать данные из сломанного страйпа?

Мы предоставляем услуги по восстановлению информации с RAID массивов и систем хранения данных при любых неисправностях. Наш опыт, специалисты и наше оборудование позволяют нам решать даже самые сложные случаи. Если у вас проблемы с RAID 0, приносите к нам — мы поможем восстановить информацию.

Специалисты по восстановлению данных:

Схема работы

На данный момент восстановление RAID0 является одной из самых востребованных услуг. И это вполне объяснимо чрезвычайной распространенностью данного вида массивов. Действительно, почти любая современная материнская плата может похвастаться функцией поддержки RAID0 и 1. RAID 5 в этом смысле все же отстает. Да и простые контроллеры для подключения 2-х – 4-х SATA или SAS дисков, которые мы и RAID-контроллерами не считаем, как правило, дают возможность пользователям собрать аппаратный RAID 0. Самая распространенная в России ОС Windows тоже подливает масла в огонь, предоставляю возможность продвинутым пользователям создавать софтовые RAIDы 1-го и нулевого уровней.

Значительным образом на популярность RAID0 влияют все более распространяющиеся внешние сетевые устройства хранения данных на 2-х и более дисках. Великолепные производители подобных устройств, такие как QNAP, synology, WD и пр. регулярно радуют нас новыми более совершенными моделями. На двухдисковых образцах этого чуда техники почти всегда можно встретить RAID 0.

Откуда такая народная любовь к страйпу? Преимущества RAID0 – это наивысшая производительность и… И все. Никаких других преимуществ выделить не могу. Разве что невысокую стоимость.

Как устроен RAID0 и чем он плох

RAID0 (Stripe) – два и более диска, объединенные в единую дисковую систему, где данные пишутся поблочно. При этом RAID0 не содержит никаких элементов избыточности: нет ни зеркалирования, ни контрольных сумм. Только блоки данных. Дисковая система создается и управляется либо RAID-контроллером (аппаратные RAID-массивы), либо операционной системой (софтовые/программные RAID-массивы). Одновременность чтения/записи блоков с данными, располагающихся на всех дисков дает нам на выходе повышенную производительность.

RAID-массивы 0-вого уровня будут отличаться друг от друга:

• Количеством и размером дисков
• Порядком дисков
• Размером блока массива
• Наличием/отсутствием смещений и разрывов в записи данных
• Наличием /отсутствием областей со служебной информацией RAID’а

Из рисунка видно, что теоретически возрастание производительности RAID0 пропорционально количеству дисков массива. Но очевидно, что взамен этому страдает надежность такой системы. И это не пустые слова, и совершенно напрасно многие этому не придают никакого значения. Цифры это легко подтвердят.

Предположим, вероятность (P1) сбоя винчестера в первый же год службы равна 0,1. То есть у нас есть 90% на то, что наш диск прослужит нам более года. Другими словами, лишь каждый десятый диск станет проблемным в течение года после покупки. К слову, анализ доступной информации говорит, что такое предположение можно считать оптимистичным. На самом деле все гораздо хуже.

Итак, формула надежности жесткого диска на первый год выглядит очень просто:

• R1 = 1 – P1 = 0,9.

Азы теории вероятностей позволяют нам изобразить формулу для n дисков:

• Rn = (1-P1)n= 0,9n

Возможно, пользователь RAID 0 на двух дисках легко смирится с относительно незначительным уменьшением надежности:

• R2 = 0,92 = 0,81

Но скорей всего, он даже и не задумался о такой мелочи, как одна десятая от надежности. А вот владельцу страйпа на 8-ми дисках стоило бы побеспокоиться:

• R8 = 0,98 = 0,43

То есть за существенный и, безусловно, приятный прирост производительности мы получаем более чем двукратное падение надежности RAID 0 на восьми дисках по сравнению с одним hdd. Да о чем речь?! Хранилище данных с надежностью 0,43?! Как это возможно, ведь по-русски это значит, «скорей всего» в течение года случится сбой. Может, формула ошибочна?! К сожалению нет. Она верна. Ошибаются те, кто не принимает в расчет такую формулу. Как и то, что любой из возможных сбоев HDD наверняка приведет к потере данных, так как RAID-0 не содержит в себе никакой избыточности и ни секунды не работает без хотя бы одного участника.

Причины потери данных на RAID 0

Так сложилось, что на данный момент уже написана статья о «Восстановлении RAID 5», где подробно описаны возможные причины потери данных на RAID-массиве. Нулевой уровень рейд массива в данном контексте никаких принципиальных особенностей не вносит, так что причины все те же:

Логические (программные) проблемы

Здесь все то же самое, что и с RAID 5 или с любым другим носителем.

Внешние воздействия

И здесь все один в один, как уже описывалось: хранилища горят, тонут, падают и т. д. Отметить можно лишь то, что RAID-0, как более хрупкое с точки зрения надежности хранилище, может не выдержать совсем незначительного кратковременного воздействия, недостаточного для развала RAID 5.

Потеря управления массивом (неисправность материнской платы, RAID-контроллера, сетевого хранилища и т. д.)

Здесь особенностью может быть как раз те самые случаи, когда речь идет не о поломке оборудования, а о каком-то кратковременном сбое. RAID-5 – структура более живучая, мог отреагировать выбросом диска, запуском самодиагностики, rebuild’ом или восстановлением на hot-spare. У RAID0 таких возможностей нет. Массив просто «развалится».

Человеческий фактор

Здесь также можно сказать, что все то, что убьет RAID5 смертельно и для страйпа. Но! Перечень штатных операций контроллера обычно гораздо меньше. RAID0 нельзя восстановить практически никаким процессом RAID-контроллера. Очевидно, нет смысла менять диски на новые, запускать ребилды и прочие операции. Справедливости ради следует отметить, что у пользователей RAID0 гораздо меньше соблазнов по самолечению в сравнении с владельцами «надежных» RAID’ов с избыточностью. И, как правило, страйпы поступают к нам в гораздо менее «залеченном» состоянии.

Потеря участника массива

Очевидно, выход из строя любого количества дисков приведет к потере данных.

Восстановление данных с RAID0

Как обычно, у нас две дороги: можно пытаться восстановить данные самостоятельно, можно обратиться к профессионалам. Рассмотрим обе.

1. Самостоятельное восстановление данных с RAID 0.

Думаю, продвинутому пользователю ПК, не профессионалу в восстановлении данных, вполне могут поддаться некоторые случаи восстановления RAID 0. Но сразу оговорюсь. Действительно важные данные лучше все-таки доверить профессионалам, независимо от кажущейся простоты предстоящих работ. Если вы таковым не являетесь, то даже очень аккуратное выполнение шагов на пути к восстановлению не исключает на 100% какие-то возможные ошибки, подводные камни вашего конкретного случая или форс-мажоры в процессе работ. Все это может ухудшить качество результата восстановления и уменьшить вероятность его положительного исхода даже при последующем обращении в специализированную лабораторию.

Итак, с чем же можно справиться в домашних условиях.

Во-первых, логические проблемы на RAID 0. Если пропали/стерты/повреждены файлы или папки, а может, разделы целиком, при этом сам RAID 0 полностью исправен (Как правило, гарантировать это можно, если вы знаете, как возникла проблема. Например, сами ошибочно удалили логический раздел или папку.), то для восстановления данных с такого страйпа можно использовать те же средства, что и для программного восстановления с любого другого носителя. Здесь важно, чтобы у вас уже был опыт решения подобных проблем, скажем, на жестком диске. Самым универсальным средством из общедоступных является R-Studio, и если она вам уже знакома, можно и на сей раз обойтись именно этой утилитой. Останется получить доступ к восстанавливаемым разделам с гарантией работы только на чтение – не инсталлируем программы туда, откуда собираемся что-то восстанавливать, не загружаем ОС с проблемных разделов, и копируем данные исключительно на другие физические носители. Ни в коем случае не производим на проблемном разделе никаких изменений! Все это вполне под силу любому продвинутому пользователю ПК, тем более с опытом восстановления данных в случаях софтовых проблем.

Во-вторых. Если в результате какой-то из описанных ранее причин потери данных на RAID 0 (имеются в виду пункты со 2-го по 4-й), вы получили ситуацию, когда все диски аппаратно исправны, а массив «развален», можно произвести сборку виртуального страйпа. Для этого необходимо подключить все диски таким образом, чтобы они были отданы в систему отдельными устройствами. То есть мы, минуя всевозможные RAID-контроллеры, подключаем наши диски непосредственно по SATA/SAS/IDE/FC/SCSI и так далее. На этом этапе уместно подключить и диск-приемник. То есть диск, достаточного объема, на который вы хоте ли бы восстановить данные с развалившегося RAID 0. Если на один диск данные не уместятся, то допустимо и RAID собрать, только, во-первых, не запутайтесь в носителях – любые изменения на дисках, с которых нужно восстанавливать данные, могут оказаться фатальными. Во-вторых, подумайте хорошенько, нужен ли вам новый RAID 0:).

Итак, диски-источники подключены, определены в системе и готовы к чтению. Собираем виртуальный страйп. Для этого можно использовать все ту же r-studio. А как это делать уже подробно разбиралось в статье «Программная сборка RAID с помощью R-Studio».

Что может помешать
Возможны некоторые подводные камни. Например, не удалось определить правильные настройки RAID 0: порядок дисков и/или размер блока. Или присутствует смещение. То есть RAID не на всем дисковом пространстве, а начиная с определенного сектора. Как правило, одного и того же для всех дисков. Но даже из этого правила бывают исключения. Также могут присутствовать разрывы, то есть области дисков, не выделенные под пространство RAID’а. Это могут быть десятки тысяч секторов. И не учитывать это при сборке нельзя, так как часть данных будет сдвинута относительно файловой системы, а, следовательно, вместо них восстановится мусор. Такие особенности могут определяться маркой RAID-контроллера или принципами работы внешнего устройства. Например, сборка массива на регионах, а не на дисках целиком свойственна подавляющему большинству внешних хранилищ. Иногда в RAID 0 можно встретить нестандартный и неудобный для работы размер блока – 1 сектор (512 байт). А иногда встречаются и вовсе побайтные преобразования. Например, мне встречались RAID’ы, в которых контроллером была осуществлена операция побайтного инвертирования – в каждой паре байтов четный и нечетный поменяны местами. Это значит, что, не «заметив» такой особенности, вы не только ни одного файла с таких дисков не вытащите – слова Microsoft не найдете!

Если вам «посчастливилось» наткнуться на какую-то из этих особенностей вашего RAID-массива, не думаю, что у вас большие шансы на успешное восстановление данных в домашних условиях. Вам следует обращаться в специализированную лабораторию.

Две страшные ошибки или чего никогда не стоит делать с RAID 0

Ну и совсем не следует предпринимать:

• хоть какие-то действия с дисками из RAID 0, когда есть подозрения, что не все диски полностью исправны. Так как для удачного восстановление RAID0 принципиальное значение имеет содержимое всех без исключения дисков, нам очень важно, чтоб в ходе проводимых нами работ мы смогли получить полные копии всех участников страйпа. И сложность, и перспективность этого процесса очень зависят от того, что было сделано до нас. И если правильные и предельно аккуратные попытки домашнего восстановления скорей всего(!) не повлияют на содержимое дисков, то работа с неисправным носителем в домашних условиях наверняка значительно ухудшит его состояние. А так как в RAID0 нет никакой избыточности и каждый носитель на вес золота, я категорически против таких попыток самолечения;
• никогда и никакого аппаратного восстановления. Все, что я думаю про восстановление RAID средствами контроллера было подробно изложено в более ранней статье. И если аппаратное восстановление RAID 5 я называл шаманством и авантюризмом, то применительно к страйпу это просто вредительство. Шансы на успех по-прежнему минимальны. А вот цена ошибки значительно выше. Почти любой неудачный исход ухудшит дальнейшие перспективы восстановления, так как у RAID 0 нет никакой избыточности, то есть потерю любого количества блоков данных даже теоретически нечем возместить. На практике, аппаратно «пересобранный» в домашних условиях RAID 0 может вообще не подлежать дальнейшему восстановлению или восстановиться частично.

2. Восстановление RAID 0 в специализированной лаборатории

Если нужно хорошо сделать что-то важное и у вас нет времени на то, чтобы становиться профессионалом в этом вопросе, для восстановления RAID массива следует обратиться к тем, кто им уже является. Самый надежный и правильный способ восстановить информацию – это обратиться за помощью в специализированную лабораторию по восстановлению данных.

Мы предпримем следующее (шаги те же, что и в случае RAID 5, просто с некоторыми уточнениями):

1. Внимательно выслушиваем показания «потерпевшего». Зачастую они очень важны для выдвижения и подтверждения гипотез о составе RAID’а и картины произошедшего.
2. Тестируется физическое состояние всех дисков из RAID 0и определяется круг допустимых операций с ними.
3. Исправные диски подключаем к системе, минуя все возможные RAID-контроллеры, исключая какие-либо редактирования их содержимого. В мощной лаборатории восстановления данных эта задача будет решена для любого количества дисков, в отличие от «домашних» попыток.
4. В HEX-редакторе производится анализ содержимого дисков. Находятся контрольные точки (MBR, boot-сектора, заголовки файловых систем, границы разделов), позволяющие подтвердить или опровергнуть информацию о составе и уровне RAID-массива. Иногда страйпом называют то, что таковым не является, например SPAN или группу независимых дисков (JBOD). Да, бывают ситуации, когда RAID5 на шести дисках оказывается пятидисковым массивом с hot-spare или, например, совокупностью страйпов и зеркал. Мы сталкивались с тем, что за RAID0 выдавали деградированный RAID5. То есть RAID5 лишился одного своего участника еще год или два назад и в таком состоянии достался нынешнему владельцу.
5. Выяснив общую картину пазла, приступаем к его сборке. Конечно, мозаика лучше всего собирается по частям каких-либо структурированных узнаваемых цепочек достаточной длины. Это может быть файловая таблица или данные некоторых типов. Чем больше опыт специалиста, тем больше у него возможностей найти на дисках участки, пригодные к подобному анализу. На этом этапе можно определить величину блоков данных, их порядок следования и «узор» контрольных сумм. Также можно разобраться с наличием смещений и разрывов в размещении данных на HDD.
6. Выясняем, достаточно ли нам содержимого исправных дисков. Если нет, то восстанавливаем неисправные. При этом нам важно получить их полный посекторный образ.
7. Если теперь всего хватает, то можно приступить к самой софтовой сборке. То есть программными средствами имитируется работа RAID-контроллера по правильному алгоритму, на правильном составе дисков. То есть мы выстраиваем диски в нужном порядке, и задаем все параметры алгоритма. Какой софт при этом использовать – не принципиально. Для большей части случаев запросто сгодится все та же R-Studio, позволяющая собрать из одного и того же набора дисков десятки тысяч различных RAID’ов, где правильным будет один. Если имеют место какие-то подводные камни, то профессионалы с опытом разберутся и с ними. Для многих проблем уже разработаны собственные средства. Если проблема новая – средство для ее решения будет разработано в кратчайшие сроки. Конечно, в этих случаях принципиальное значение имеет интеллектуальная и техническая мощь исполнителя.
8. Возможно, что даже при всех исправных (или восстановленных) дисках мы можем недосчитаться каких-то блоков данных. Эта «недостача», может иметь циклических характер и является последствием каких-то некорректных процедур: инициализации, Rebuild’ы, пересборки RAID и так далее – неквалифицированные попытки аппаратного восстановления RAID или «неправильное» поведение оборудования в нештатной ситуации. В отличие от массивов с избыточностью, для RAID0 восполнять такие недостачи нечем. И если нехватка блоков – это установленный факт, то придется мириться с тем, что восстановление будет частичным.
9. В зависимости от целесообразности в той или иной ситуации результатом удачно выполненных работ будут извлеченные из RAID0 данные или полный образ работающих разделов с возможностью возобновления работоспособности ОС и всех установленных программ.

Краткий итог

Во-первых, хочется верить, что выбирая в качестве хранилища данных RAID0, вы понимали, что это выбор в пользу скорости за счет надежности. Возможно, речь идет о неважных или легко восполнимых данных. Возможно, у вас реализовано решение автоматического, регулярно выполняемогорезервирования на другой, более надежный носитель.

Во-вторых, если проблема случилась и данные на RAID0 все-таки нужно восстанавливать, то в ходе самостоятельных попыток следует помнить о важном правиле – никакие ваши действия не должны менять ни содержимого, ни самого физического состояния дисков массива. И два простых логичных следствия этого правила: работаем только с исправными носителями и только на чтение. То есть программы/процедуры/операции, суть и безопасность которых полностью не ясна, не выполняем.

В-третьих. Если данные важны, или есть сомнения в полной исправности всех дисков RAID0, а также, если самостоятельные попытки безуспешны или вовсе невозможны (например, у вас нет необходимого опыта или оборудования), обратитесь к профессионалам. Многое прояснится сразу – в процессе диагностики. И вы будете избавлены от необходимости двигаться на ощупь, не представляя куда.