獨立冗余磁盤陣列（RAID）是一種提供高性能和冗余備份的數據存儲技術。本文詳細介紹了RAID的基本知識，包括不同的RAID級別和其特點。

獨立冗余磁盤陣列（RAID）是一種數據存儲技術，通過將多個磁盤驅動器組合在一起，提供更高的性能和冗余度。本文將詳細介紹RAID的基本知識，包括不同的RAID級別和其特點，然后深入探討一些高級應用，以及在Linux系統中使用RAID的命令示例和解析。

第一部分：基本知識

1. 什么是RAID？

獨立冗余磁盤陣列（RAID）是一種將多個磁盤驅動器組合在一起以提供更高性能和冗余度的技術。RAID可以通過數據分布和冗余技術來改善數據存儲的可靠性和性能。

2. RAID級別

RAID 0：條帶化（Striping），將數據塊分散存儲在多個磁盤上，提供更高的性能，但沒有冗余。這意味著如果一個磁盤故障，所有數據都會丟失。

RAID 1：鏡像（Mirroring），將數據同時寫入兩個磁盤上，提供冗余備份，但沒有性能提升。如果一個磁盤故障，數據仍然可用。

RAID 5：條帶化與奇偶校驗（Striping with Parity），將數據和奇偶校驗信息分散存儲在多個磁盤上，提供性能和冗余備份。能夠容忍一個磁盤故障。

RAID 6：雙奇偶校驗（Double Parity），類似于RAID 5，但提供更高的冗余度，可以容忍兩個磁盤故障。

RAID 10：條帶化與鏡像（Striping and Mirroring），將數據條帶化存儲在多個磁盤上，并鏡像備份。提供良好的性能和冗余備份。

3. RAID的優點

• 提高數據讀寫性能。
• 提供冗余備份，增加數據的可靠性和可用性。
• 可以通過添加更多的磁盤來擴展存儲容量。

4. RAID的缺點

• 需要多個磁盤驅動器，增加硬件成本。
• 部分RAID級別在寫入數據時會降低性能。
• 恢復故障磁盤的過程可能耗時。

第二部分：高級知識

1. 熱備插拔RAID支持熱備插拔，即在系統運行時替換故障的磁盤驅動器。通過熱備插拔，可以減少對系統的停機時間。
2. LVM和RAID的結合邏輯卷管理器（LVM）是Linux系統中的一種邏輯卷管理技術，它可以與RAID結合使用，提供更靈活的存儲管理能力。通過將RAID陣列作為LVM的物理卷，可以創建邏輯卷和卷組，實現動態的存儲空間分配和管理。
3. Linux中的RAID命令示例和解析

創建RAID 0陣列：

mdadm --create /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1

解析：該命令使用mdadm工具來創建一個RAID 0陣列。/dev/md0是創建的陣列設備的名稱，--level=0指定了RAID級別為0，--raid-devices=2指定了使用的磁盤驅動器數量，/dev/sdb1和/dev/sdc1是要使用的磁盤驅動器。

創建RAID 1陣列：

mdadm --create /dev/md0 --level=1 --raid-devices=2 /dev/sdb1 /dev/sdc1

解析：該命令使用mdadm工具創建一個RAID 1陣列。與RAID 0不同，RAID 1提供了鏡像備份，因此需要至少兩個磁盤驅動器。

添加磁盤到RAID陣列：

mdadm --add /dev/md0 /dev/sdd11.

解析：該命令用于將新的磁盤/dev/sdd1添加到現有的RAID陣列/dev/md0中。

• 顯示RAID陣列信息：

mdadm --detail /dev/md0

解析：該命令用于顯示RAID陣列/dev/md0的詳細信息，包括設備狀態、磁盤驅動器和冗余配置等。

檢查RAID陣列的同步狀態：

cat /proc/mdstat

解析：該命令用于查看當前系統中所有RAID陣列的同步狀態和健康狀況。

結論

獨立冗余磁盤陣列（RAID）是一種提供高性能和冗余備份的數據存儲技術。本文詳細介紹了RAID的基本知識，包括不同的RAID級別和其特點。同時，深入探討了一些高級應用，如熱備插拔和與邏輯卷管理器（LVM）的結合。此外，提供了在Linux系統中使用RAID的命令示例和解析，幫助讀者理解如何在實際應用中配置和管理RAID陣列。通過合理的配置和使用RAID，可以提高數據存儲的可靠性和性能，滿足不同應用場景的需求。

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如何識別基于 XFS 系統的 NAS 中的驅動器順序

總的來說，NAS 設備，如 Buffalo LinkStation 和 TeraStation、Iomega StorCenter 和 Synology，使用的是由每個驅動器的數據分區（最大的分區）所構建成的軟件 RAID。XFS 文件系統分布在這些數據分區中。因此，為了能夠正確組裝 RAID 配置以進行進一步的數據恢復，用戶需要知道該 NAS 設備中 RAID 系統的驅動器的正確順序。

以下內容介紹如何識別基于 XFS 系統的 Buffalo TeraStation、Iomega StorCenter、Synology 和類似 NAS 型號的四盤位 NAS 中的驅動器順序。

內容：

• 方式和手段
• 自動檢測 RAID 參數
• 分析驅動器的內容
• RAID 配置和驅動器順序的高級檢測
• 結語

方式和手段

在開始從基于 XFS 的 NAS 恢復數據之前，應了解 RAID 驅動器和 RAID 參數的順序。

識別驅動器順序的一種可行方法是根據數據分區開頭的已知數據片段分析其十六進制內容。CI 十六進制查看器提供了此類分析的有效方法。同時，一些高級數據恢復軟件（如 UFS Explorer、ReclaiMe Pro 等）提供了一種更簡單的方法來識別 RAID 參數 - 自動 RAID 檢測。

通常，NAS 設備不允許直接低級別訪問其文件系統，基于 XFS 的 NAS 解決方案也不例外。因此，您應該拆卸下來驅動器并將其連接到 PC。

自動檢測 RAID 參數

基于 XFS 的 NAS 通常應用 MD RAID 配置。這種 RAID 配置是在眾所周知的 mdadm 實用程序的幫助下創建的，包括JBOD、條帶 （RAID 0）、鏡像 （RAID 1）、RAID 5 和 RAID 6 配置。此實用程序使用足夠可以自動構建 RAID 的元數據來創建偽分區。

UFS Explorer 軟件支持從軟件 RAID 進行自動檢測、重建和數據恢復。UFS Explorer RAID Recovery 專為處理復雜的 RAID 系統而開發，而 UFS Explorer Professional Recovery 則提供了一種從各種設備（包括不同復雜程度的RAID集）恢復數據的專業方法。

要在 UFS Explorer RAID Recovery 的幫助下自動構建 RAID，應：

• 下載、安裝和運行軟件;
• 將NAS驅動器連接到主機或在程序界面中打開磁盤映像文件;
• 該軟件將自動組裝RAID，并將存儲添加到設備列表中以進行進一步操作。

如果在程序設置中關閉了自動 RAID 檢測，則應：

• 打開 RAID 生成器，選擇軟件 RAID 的任何數據分區，并將其添加為虛擬 RAID 的組件
• 添加分區并檢測到 MD 元數據后，軟件將詢問是否應自動組裝 RAID;
• 按“是”，程序將以正確的順序和正確的RAID參數加載磁盤分區;
• 按“構建此 RAID”以在 UFS 資源管理器中掛載此 RAID 以進行進一步操作。

注意：如果將 NAS 的 RAID 參數重置為不同的 RAID 級別、驅動器順序或條帶大小，則以前的 RAID 配置需要手動定義。在軟件對話框中按“否”，拒絕自動RAID組裝并使用手動指定RAID參數。

分析驅動器的內容

確定 RAID 參數并準確識別 RAID 中驅動器順序的另一種方法是對驅動器的內容進行深入分析。CI 十六進制查看器為數據的定性底層分析提供了有效的方法。

要準備該程序，應執行以下操作：

1.將 NAS 硬盤連接到電腦;

Linux 用戶：不要掛載 NAS 硬盤的文件系統！
Mac 用戶：避免使用磁盤工具對磁盤進行任何診斷，修復和類似操作！

2.啟動PC，安裝并運行CI十六進制查看器;

Windows XP 及更早版本：以管理員身份運行軟件;

帶有 UAC 的 Windows Vista / 7 / 8 / 10：使用右鍵菜單以管理員身份運行軟件;

macOS：程序啟動時以系統管理員身份登錄;

Linux：從命令行運行 'sudo cihexview' 或 'su root -c cihexview'。

3.單擊“打開”，然后選擇“物理磁盤”（Ctrl + Shift + “O”）;打開每個 NAS 硬盤的數據分區。

每個 NAS 硬盤具有相同的分區結構：1-3 個小“系統”分區（總大小約為幾千兆字節）和一個大型數據分區（通常超過硬盤總容量的 95%）。

RAID 配置和驅動器順序的高級檢測

要開始分析驅動器的內容，請在 CI 十六進制查看器中打開所有 NAS 驅動器的每個數據分區的十六進制視圖。

以下是具有 5 KB 條帶大小和 XFS 文件系統的默認 RAID 5 配置的內容分析示例。

XFS 文件系統的起始塊（或超級塊）在開頭包含一個“XFSB”字符串、文件系統參數值和許多零。有效的超級塊永遠不會包含任何范圍為 0x100 的非零數據。0x200字節。此屬性使確定超級塊的有效性變得容易。

在此 XFS 文件系統中，I 節點塊的偏移量為 64 KB。在默認 64K 條帶大小的 RAID 0 和 RAID 5 布局中，I-Node 塊位于驅動器 2 數據分區的零偏移量處。

I-Node 可以通過在每256 (0x100)字節塊開頭的“IN”字符串（"49 4E"字節序列）來標識。每個 I-Node 描述一個文件系統對象。

第三個字節的上位定義對象的類型。4X 字節表示目錄，8X 字節表示文件。

在圖 2 中，第一個 I-Node 表示一個目錄，第二個 I-Node 表示一個文件。

奇偶校驗塊包含來自其他驅動器的數據塊的數據混合。它可能看起來像“垃圾”，帶有來自數據塊的可見數據片段。

即使奇偶校驗塊包含有效的“XFSB”字符串，與超級塊不同，它也包含0x100處的非零數據...0x200字節范圍;這使得它與超級塊不同。另請注意，奇偶校驗塊通常包含更多的非零字節。

現在，使用此已知內容并假設起始塊是給定驅動器的數據分區的第一個塊，您可以定義 RAID 配置：

磁盤陣列 5：

• 只有一個第一個區塊將包含超級區塊（圖例.1）;
• 如果條帶大小為 64 KB（通常用于 TeraStation），則第一個塊將包含 I-Node;第一個 I-Node 指示一個目錄（根目錄）。如果根目錄包含很少的文件，則它們的名稱在 I-Node 主體中給出（如圖 2 所示）;
• 第三個驅動器的起始塊將包含數據或 I-Node 表;
• 第四個驅動器的起始塊將包含奇偶校驗（圖 3;
• 將 XOR 運算應用于每個磁盤的起始塊中位于相同字節位置的字節會得到零結果。

可以將 RAID 5 配置定義為 RAID，在起始塊和奇偶校驗中只有一個超級塊。對同一字節位置的每個起始塊的字節進行 XOR 運算的結果為零。

驅動器的順序如下：帶有超級塊的驅動器是第一個；帶有根目錄的驅動器 – 第二個；帶有奇偶校驗塊的驅動器——第四個；剩余的驅動器 – 第三個。奇偶校驗過程包括以下步驟：

• 選擇具有非零數據的分區偏移量;
• 運行計算器（例如Windows標準計算器;
• 選擇“查看”作為“科學”或“編程”，從“Dec”切換到“十六進制”模式;
• 輸入第一個驅動器的十六進制數字，然后按“Xor”按鈕;
• 以完全相同的偏移量輸入下一個驅動器的十六進制數字，然后再次按“Xor”;
• 重復此過程直到最后一個驅動器。在輸入最后一個驅動器的數字之前，計算器必須顯示與最后一個磁盤的指定位置相同的數字?！癤or”操作將給出零。

任何偏移的非零值表示計算錯誤或缺少奇偶校驗。

磁盤陣列 0：

• 只有一個第一個塊包含超級塊（圖 1）;
• 如果條帶大小為 64 KB（通常用于 TeraStation），則第一個塊將包含 I-Node；第一個I-Node必須指示一個目錄（根目錄）。如果根目錄包含文件，則它們的名稱在 I-Node 主體中給出（如圖 2 所示）;
• 其他第一個塊不包含其他超級塊或奇偶校驗;
• 其他驅動器可能在第一個塊中包含更多 I-Node。

可以將 RAID 0 配置定義為 RAID 在起始塊中只有一個超級塊且沒有奇偶校驗。
驅動器的順序如下：帶有超級塊的驅動器是第一個；具有根目錄的驅動器是第二個驅動器。無法立即識別第 3 個和第 4 個驅動器，但您可以同時嘗試并找出其中哪個是正確的。

RAID 10/0+1：

• 兩個驅動器的第一個塊包含一個有效的超級塊（圖 1）;
• 另外兩個驅動器在起始塊中包含數據，如果是 64 KB 條帶大小，則包含數據 – I-Node。

可以將 RAID 10/0+1 配置定義為 RAID，在起始塊中有兩個超級塊。
驅動器的順序如下：帶有超級塊的驅動器是第一個，沒有超級塊（數據或 I 節點）的驅動器是第二個。此配置有兩個這樣的對，它們都可用于數據恢復。

RAID 1 和多部分存儲：

• 每個驅動器的第一個塊包含一個有效的超級塊（圖 1）。

可以將RAID 1和多部分存儲定義為在所有起始塊中具有超級塊的RAID。
驅動器的順序如下：RAID 1 中的任何驅動器都會提供所有數據。如果是多部分存儲，每個驅動器都有一個單獨的有效文件系統。

如果分析過程給出的結果相互矛盾，并且您仍然不確定驅動器的順序，請嘗試所有組合并選擇匹配的組合。

注意：UFS Explorer 軟件不會修改存儲上的數據。您可以嘗試不同的 RAID 組合，直到獲得合適的組合。

結語

找出NAS 驅動器的正確 RAID 配置后，可以繼續執行數據恢復過程。

但是，在物理損壞的情況下，為了避免數據丟失，強烈建議將 NAS 帶到專業的數據恢復公司進行數據恢復，以防數據永久性丟失！