Sun Solaris系统服务器RAID-5数据恢复实例分析

一台Sun工作站，使用Sparc架构的Solaris系统，由于工作站自身的存储空间不够使用，所以又扩展了一台DAS设备，即“直接附加存储”设备。DAS设备由4块36GB的SCSI硬盘组建为RAID-5，不知什么原因导致DAS设备突然崩溃，文件系统无法挂载。DAS设备的逻辑盘中有两个切片，每个切片大约50GB，现在数据全部丢失。

为了恢复DAS设备中的数据，把设备中的4块SCSI硬盘去RAID化后插入SCSI模组中分别做成文件镜像，镜像文件命名为0.img、1.img、2.img和3.img，在分析时我们称文件0.img为“硬盘0”、文件1.img为“硬盘1”、文件2.img为“硬盘2”、文件3.img为“硬盘3”，但这些文件的编号只是按照硬盘在DAS设备中的物理顺序编排的，并不一定与RAID中各个硬盘的盘序相符。

分析RAID开始扇区

用WinHex同时打开4块物理盘的镜像文件，首先查看每块物理盘的第一个扇区。“硬盘0”的第一个扇区的内容如图19-17所示。

“硬盘1”的第一个扇区的内容如图19-18所示。

“硬盘2”的第一个扇区的内容如图19-19所示。

“硬盘3”的第一个扇区的内容如图19-20所示。

从4块成员盘的第一个扇区可以看出，“硬盘3”的第一个扇区是磁盘标签。查看该磁盘标签的切片表可以看到，RAID-5的逻辑盘分为两个切片，第一个切片开始于磁盘的0柱面，也即0扇区，大小为106 569 728扇区；第二个切片起始于26 018柱面。从磁盘标签中还能得到该磁盘的磁头数为64，每磁道扇区数也为64，所以26 018柱面换算为LBA地址为：26018×64×64=106569728，这就是第二个切片的起始扇区号了，第二个切片的大小为106 573 824扇区。对这些参数进行分析能够看出该磁盘标签是一个有效的磁盘标签，所以可以推断该RAID-5起始扇区就是物理盘的0扇区。

分析RAID结构

分析条带大小

通过第1步的分析已知“硬盘3”的第一个扇区是磁盘标签，那么其16号扇区应该是超级块。跳转到“硬盘3”的16号扇区，内容如图19-21所示。

从内容来看，“硬盘3”的16号扇区很像超级块的第一个扇区。为了进一步确认，我们再查看“硬盘3”的18号扇区是否有超级块的签名。“硬盘3”的18号扇区的内容如图19-22所示。

“硬盘3”的18号扇区有超级块的签名，这就可以肯定“硬盘3”的16号扇区就是超级块的开始扇区。但我们还需要分析该超级块是原始超级块还是备份超级块。用WinHex的模板查看一下该超级块的参数信息，如图19-23所示。

从图19-23可以看出，超级块中的“最后写入时间”显示为“2009-01-03”。这正是用户的服务器出故障当天的日期，从这一点可以判断该超级块是原始超级块。

确定了“硬盘3”的16号扇区为文件系统的原始超级块，这就可以说明该RAID-5的条带大小一定大于16个扇区。

另外从超级块的参数中还可以获知“备份超级块的相对偏移”为16，说明备份超级块相对于柱面组参考位置的偏移量是16段，而“每段字节数”为1024，所以0号柱面组的超级块备份起始于32号扇区。我们跳转到“硬盘3”的32号扇区，结果并不是超级块，而是i-节点表的结构，如图19-24所示。

“硬盘3”的32号扇区并不是超级块的备份。从这一点其实就可以说明条带大小一定是32个扇区了，并且超级块的备份一定在其他某个成员盘的0号扇区。

为了进一步验证，我们再分析其他三块成员盘的0号扇区，结果发现“硬盘2”的0号扇区为超级块，其内容可以参看前面的图19-19。

再查看“硬盘2”的2号扇区是否有超级块的签名。“硬盘2”的2号扇区的内容如图19-25所示。

从图19-25可以看到“硬盘2”的2号扇区是有超级块的签名标志的，所以“硬盘2”的0号扇区一定是超级块的起始扇区了。

“硬盘2”的0号扇区所在超级块的参数如图19-26所示。

分析发现这个超级块的“最后写入时间”是“2006-07-04”，是很久以前的时间了，说明这是系统的初始时间，并没有随着系统的运行而改变，那么这个超级块就是原始超级块的备份，同时也证明了该RAID条带大小为32扇区。

分析盘序和校验方向

通过上面的分析已经知道“硬盘3”的第一个扇区为磁盘标签，也就是逻辑磁盘数据的开始，所以这块盘在RAID中的顺序要么是“0号盘”，要么是“1号盘”。如果该RAID-5为左结构，“硬盘3”就是“0号盘”；如果该RAID-5为右结构，“硬盘3”就是“1号盘”。

又知道“硬盘2”的第一个扇区为超级块的备份，也就是RAID-5逻辑盘数据的32号扇区，所以“硬盘2”一定跟在硬盘3之后，也就是说它要么是“1号盘”，要么是“2号盘”。

继续分析“硬盘1”和“硬盘0”。查看“硬盘1”的0号扇区，发现是i-节点表的开始，第一个i-节点和第二个i-节点是空的，第三个i-节点是根目录的i-节点，如图19-27所示。

在超级块中描述了“i-节点表相对于柱面组参考位置的偏移”是32段，也就是64号扇区，说明“硬盘1”的0号扇区正是RAID-5逻辑磁盘数据的64号扇区，那么证明“硬盘1”在盘序上是接在“硬盘2”之后的，同时也再一次地验证了条带大小是32扇区。

“硬盘3”、“硬盘2”、“硬盘1”的0号扇区都是正常数据，那么“硬盘0”的0号扇区就一定是校验了，因为RAID-5的一个条带组中必定有一个条带为校验，查看“硬盘0”的0号扇区，果然是校验，其内容如图19-28所示。

“硬盘0”的0号扇区看起来有些像磁盘标签，但数据是错乱的。这是因为这个扇区是被异或出来的。

通过以上分析可知，如果该RAID-5是左结构，那么盘序为：“硬盘3”为“0号盘”，“硬盘2”为“1号盘”，“硬盘1”为“2号盘”，“硬盘0”为“3号盘”，其结构如图19-29所示。

如果该RAID-5是右结构，那么盘序为：“硬盘0”为“0号盘”，“硬盘3”为“1号盘”，“硬盘2”为“2号盘”，“硬盘1”为“3号盘”，其结构如图19-30所示。

图19-29和图19-30中的两种结构必定只有一种是正确的，那么如何判断哪一种是正确的呢？

从两幅图中可以看出，如果图19-29的结构是正确的，那么“硬盘1”的第二个条带一定是校验；如果图19-30的结构是正确的，那么“硬盘1”的第二个条带一定是数据，所以我们可以把焦点放在“硬盘1”的第二个条带上，看这个条带到底是数据还是校验。

因为该RAID-5条带大小为32个扇区，所以第二个条带就开始于物理盘的32号扇区。跳转到“硬盘1”的32号扇区，其内容如图19-31所示。

从图19-31中可以看出其结构是i-节点表中的空节点，应该是数据而不是校验。为了进一步验证，同时查看一下其他3块成员盘的32号扇区。

因为“硬盘0”的第一个条带是校验，所以其第二个条带一定是数据，如图19-32所示。

“硬盘2”的32号扇区的内容如图19-33所示。

“硬盘3”的32号扇区的内容如图19-34所示。

从其他3块成员盘32号扇区的内容可以发现全都与“硬盘1”的32号扇区结构一模一样。这就无法判断“硬盘1”的32号扇区到底是数据还是校验了。

32号扇区随后的一大部分区域都是i-节点表的区域，并且i-节点表中都是空i-节点，所以根本无法做出判断。这时我们就可以用到本书在第17章中讲解的反推法进行判断。

反推法的具体做法是，到“硬盘2”中任意位置找一个校验扇区，通过这个校验扇区的扇区号，反推出该盘中第一个校验块的所在扇区。

那么如何能够快速找到“硬盘2”中的校验扇区呢？根据超级块中参数的描述，第一个柱面组中数据块的开始位置在832号段，根据这个参数可知数据块开始于逻辑盘的1664扇区，转换到物理盘中的大概位置在550号扇区左右，于是我们可以到每块成员盘的550号扇区附近进行分析。

经过对550号扇区附近的分析，发现544号扇区是一个理想的分析目标。我们先看“硬盘3”的544号扇区，其内容如图19-35所示。

从图19-35中可以看出“硬盘3”的544号扇区是i-节点表中的空i-节点。

再看“硬盘2”的544号扇区，其内容如图19-36所示。

从图19-36中可以看出“硬盘2”的544号扇区是柱面组概要的内容。

再看“硬盘0”的544号扇区，其内容如图19-37所示。

从图19-37中可以看出“硬盘0”的544号扇区是目录区的内容，其中只有两个目录项，即“.”目录和“..”目录的目录项。

最后看“硬盘1”的544号扇区，其内容如图19-38所示。

图19-38中的数据如果不仔细看，会觉得很像柱面组概要的内容，但如果仔细分析一下，就会看出阴影部分的数据完全不合常理，再跟其他三个成员盘的544号扇区对比，就可以确定“硬盘1”的544号扇区是校验信息。

现在判断了“硬盘1”的544号扇区是校验，就可以用反推法判断“硬盘1”的第一个校验块所在扇区了，具体计算方法是

544 MOD（32×4）=32

计算的结果等于32，这个值的含义就是：32号扇区一定是校验信息，而32号扇区正好是第二个条带的开始，所以“硬盘1”的第二个条带是该盘的第一个校验块。

在回过头对比图19-29和图19-30，发现图19-29符合“硬盘1”的第二个条带是校验块的结论，所以该RAID-5的校验方向为左结构，盘序为：“硬盘3”为“0号盘”，“硬盘2”为“1号盘”，“硬盘1”为“2号盘”，“硬盘0”为“3号盘”。

分析数据循环方向

条带大小、盘序、校验方向都确定了，最后就剩下数据的循环方向了，即同步还是异步的问题。

为了分析数据循环方向，我们还是回到每块成员盘的544号扇区附件进行分析。544号扇区附近每块成员盘的结构如图19-39所示。

从图19-39中很明显可以看出，如果“数据块A”的数据跟“数据块B”衔接，那么该RAID-5为异步结构；如果“数据块A”跟“数据块C”衔接，那么该RAID-5为同步结构。

为了确定“数据块A”跟谁衔接，我们可以分析“数据块A”最后一个扇区的数据及“数据块B”、“数据块C”的第一个扇区的数据。

“数据块A”最后一个扇区就是“硬盘1”的543号扇区，其内容如图19-40所示。

从图19-40可以看出，这个扇区的内容是i-节点表中的空i-节点。

“数据块B”第一个扇区就是“硬盘3”的544号扇区，其内容如图19-41所示。

很明显，图19-41中的内容也是i-节点表中的空i-节点。

“数据块C”第一个扇区就是“硬盘0”的544号扇区，其内容如图19-42所示。

很明显，图19-42中的内容是目录项，所以“数据块A”的数据应该跟“数据块B”衔接，那么该RAID-5的数据循环方向为异步。

数据重组

通过第2步的分析已经得到了RAID-5的具体结构，最后就可以通过数据重组获得数据了。能够支持UFS文件系统的工具包括X-Ways Forensics、R-studio和UFS Explorer，用这三个工具进行重组，都可以直接看到UFS文件系统中的数据。

重组的具体方法在前面章节介绍了很多，为了节约篇幅此处就不再讲述了。