RAID 5 - 項確保數據完整性的強大技術。

Written By: Ontrack

Date Published: 2023年11月06日 星期一 上午01時25分13秒

RAID 5 - 項確保數據完整性的強大技術。

Healthy RAID 5 Array
 

RAID陣列是由軟件或硬件以某種方式配置的磁碟集合,以保護數據或提高性能。RAID此一術語是指獨立冗磁盘餘陣列。現時有許多不同類型的RAID陣列,皆會影響讀取和寫入速度以及冗餘或容錯。

RAID 5於80年代初發展而成,是最常見的配置,在容錯和性能之間提供了良好的平衡。RAID 5陣列至少需要三個磁碟並提供更高的讀取速度,但寫入性能沒有提高。此RAID級別可以容忍一個磁碟故障。

 

RAID 5配置是什麼樣的?

RAID 5陣列至少包含3個硬碟,並使用冗餘或奇偶校驗的概念來保護數據, 而又不犧牲性能。

與跨多個硬碟對數據進行條帶化以提高性能的RAID 0陣列類似,RAID 5對數據進行條帶化,但添加了一個稱為奇偶校驗的額外數據條帶以進行保護。在大多數RAID 5配置中,奇偶條帶中包含的數據是來自其他條帶的數據的XOR。這使得RAID 5的運作成本低於RAID 10,因為只有一個硬碟空間被分配給奇偶校驗,並且比RAID 1更具靈活性和更大的硬碟區大小。

Healthy RAID 5 Array

在上面的例子中,在第一個條帶的硬碟4上所見到的奇偶,是來自名為Data 1、Data 2和Data 3的條帶中數據的XOR。在硬碟3上的第二個條带中找到的奇偶,是來自名為Data 4、Data 5和Data 6的數據條帶中的XOR。

 

奇偶校驗在 RAID 5 陣列中起什麼作用?

將冗餘區塊或奇偶區塊作為每個數據條帶的一部分,允許系統在其中一個硬碟出現故障或離線時進行重建。RAID控制器或RAID軟件可以使用奇偶校驗來虛擬重建任何丟失的數據區段。

RAID 5 Array with One Failed Drive

在上面的例子中,我們看到一個硬碟出現故障。硬碟發生故障後,陣列將進入降級模式。在降級模式下,RAID控制器將根據需要,組合數據條带與奇偶,以向操作系統提供良好的數據。在我們的例子中,控制器將為第一個條带結合Data 1、Data 3和奇偶,以代替Data 2中遺失的數據。在第二個條带中,則為Data 4、Data 6和使用奇偶以代替Data 5。在第三個條带中,不需要奇偶,因為所有數據硬碟都存在。

 

熱備用如何在RAID 5陣列中運作?

Healthy RAID 5 Array with Hot Spare

熱備用是一個額外的硬碟并可以添加到RAID 5陣列中,以允許從故障硬碟从中快速恢復。在上面的例子中,我們看到一個健全的RAID 5陣列,其中添加了熱備用。請注意,在發生故障並且需要硬碟之前,熱備用不會包含任何數據。

如果系統有可供使用的熱備用,控制器將在發生故障時,自動開始將故障硬碟中遺失的數據,重建到熱備用。

RAID 5 Array with One Failed Drive + Hot Spare

在上面的示例中,硬碟2出現故障。系統使用熱備用並將硬碟2中所有遺失的數據,重建到熱備用上。

當硬碟出現故障時,時間是重建的關鍵。在降級模式下運作會為剩餘的硬碟帶來額外的壓力,如果不迅速糾正,可能會導致更多的故障。設有一個或多個可供使用的熱備用,可以縮短恢復時間。

 

是否可以從RAID 5恢復數據?

從發生故障的RAID 5陣列中恢復數據是可行的。雖然使用RAID 5陣列進行數據恢復可能很複雜且具有挑戰性,但它通常最終都會成功。數據遺失有多種原因,而針對每種情況所需的恢復程序都不同。 下面是幾個例子

一個硬碟出現故障的數據恢復

RAID 5 Array with One Failed Drive

如果陣列中的一個硬碟發生故障,可以使用奇偶來重建遺失的數據。在這種情況下,Ontrack通常能夠恢復100%的數據。收到無法正常運作的陣列後,陣列中的硬碟會在無塵室中镜像。然後使用這些镜像虛擬重建陣列。組裝RAID後,將掃描檔案系統或磁碟區以查找損壞、虛擬修復並提取數據。通常不需要發生故障的硬碟,因為可以從奇偶校驗重建任何遺失的數據條带。

多個硬碟出現故障的數據恢復

RAID 5 Array with Multiple Failed Drives

從多個故障硬碟進行恢復,該過程類似於單個硬碟出現故障的情況。收到無法正常運作的陣列後,陣列中的硬碟會在無塵室中镜像。盡可能對每個故障的硬碟進行镜像非常重要,因為這樣可以恢復更多數據。

然後使用這些镜像虛擬重建陣列。在這例子中,條带一中的Data 2、Data 3和奇偶用於重建Data 1。第二個條带不需要奇偶,因為所有數據區塊都存在。在第三個條带,結合Data 7、奇偶和Data 8以代替Data 9。

虛擬重組RAID陣列後,將掃描檔案系統或磁碟區以查找損壞。除了檔案系統損壞之外,工程師還會尋找不一致或過時的數據。當硬碟故障和其中一個硬碟降級之間存在時間間隔時,就會發生這種情況。數據恢復工程師需要具備識別此類損壞的經驗,以便他們可以虛擬修復磁碟區,並提取良好的檔案數據。

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