1、數據存儲與恢復基本概念硬盤邏輯結構（分區）文件系統RAID硬盤的基礎知識硬盤的外部結構（通氣孔）硬盤的內部結構（盤片、盤面、磁頭、磁道、柱面）數據如何在盤片上存儲（扇區、參數編號、交叉因子）硬盤容量的描述（bit byte KB MB GB TB PB EB）硬盤的尋址模式（C/H/S 8G限制 LBA）低級格式化和高級格式化P-list永久缺陷列表（又稱工廠缺陷列表）。G-list添加性缺陷列表（又稱用戶缺陷列表）。 硬盤外部結構硬盤內部結構硬盤內部結構硬盤內部結構硬盤內部結構磁頭高度 SCSI硬盤結構硬盤接口IDEIDE（Integrated Drive Electronics）的本意實際

2、上是指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅動器。我們常說的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，現在PC機使用的硬盤大多數都是IDE兼容的，只需用一根電纜將它們與主板或接口卡連起來就可以了。 把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數目與長度，數據傳輸的可靠性得到了增強，硬盤制造起來變得更容易，因為廠商不再需要擔心自己的硬盤是否與其它廠商生產的控制器兼容，對用戶而言，硬盤安裝起來也更為方便。 該接口發展至今，細分可以分成ATA-1（IDE）、ATA-2（EIDE Enhanced IDE/Fast ATA）、ATA-3（Fast AT

3、A-2）、Ultra ATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66、Ultra ATA/100及Ultra ATA/133。硬盤接口SCSI SCSI是指Small Computer System Interface（小型計算機系統接口），它最早研制于1979年，是一種與ATA完全不同的接口，它不是專門為硬盤設計的，而是一種總線型的系統接口，每個SCSI總線上可以連接包括SCSI控制卡在內的8個SCSI設備，但隨著電腦技術的發展，現在它被完全移植到了普通微機上。早期PC機的BIOS不支持SCSI，各個廠商都按照自己對SCSI的理解來制造產品，造成一個廠商生產的SCSI設備很難與其

4、它廠商生產的SCSI控制卡共同工作的情況，加上SCSI的生產成本比較高，因此沒有像ATA接口那樣迅速得到普及。現在SCSI接口已廣泛應用于硬盤、光驅、ZIP、MO、掃描儀、磁帶機、JAZ、打印機、光盤刻錄機等設備上。由于SCSI接口支持多種設備，傳輸速率比ATA接口高，其獨立的總線又使得SCSI設備的CPU占用率很低，所以在較好的高端電腦、工作站、服務器上常用來作為硬盤及其他儲存裝置的接口。硬盤接口硬盤接口FibreChannel FibreChannel，即光纖通道。是一種跟SCSI或IDE有很大不同的接口，它很像以太網的轉換節頭。以前它是專為網絡設計的，后來隨著存儲器對高帶寬的需求，慢慢移

5、植到現在的存儲系統上來了。光纖通道通常用于連接一個SCSI RAID（或其它一些比較常用的RAID類型），以滿足高端工作站或服務器對高數據傳輸速率的要求。 光纖現在能提供100MBps的實際帶寬，而它的理論極限值為1.06GBps。不過現在有一些公司開始推出2.12Gbps的產品，它支持下一代的光纖通道（即FibreChannelII）。為能得到更高的數據傳輸速率，市面的光纖產品有時使用了多光纖通道來達到更高的帶寬。硬盤接口 現在的并行ATA一次可傳輸4個字節（4x8=32位）的數據，而串行ATA每次傳輸的數據只有1位，那為什么在高速傳輸過程中卻要使用串行ATA呢?其實主要原因還是在于并行傳輸

6、存在著信號串擾問題，而串行傳輸幾乎就沒有信號串擾問題，從理論上說串行傳輸的工作頻率可以無限的提高，Serial ATA正是通過提高工作頻率來提升接口傳輸速率的。因此，Serial ATA可以實現更高的傳輸速率，而并行ATA在沒有有效地解決信號串擾問題之前，很難達到這樣高的傳輸速率，這也是為什么新的硬盤接口標準會采用串行傳輸的原因。雖然并行ATA接口采用并行方式傳輸數據，一次可傳輸多位數據，但其缺點也是顯而易見的，僅每個通道需要的信號針就達26個，再加上地線和供電線，信號針就更多了。簡單總結一下，Serial ATA與Ultra ATA相比擁有以下5個特點：硬盤接口 aSerial ATA支持所

7、有的ATA和ATAPI設備，包括CD、DVD、磁帶機和各種大容量移動存儲設備等。 bSerial ATA采用串行方式傳輸數據，每次只傳輸1位數據，這樣就可以大大減少接口的針腳數目，事實上，Serial ATA只用4個針就可以完成所有的工作（第1針發送，第2針接收，第3針供電，第4針是地線），因此線纜更簡單，線纜連接器更小，也更容易安裝，減少了機內占用空間，有利于散熱。 cSerial ATA采用比并行ATA更低的電壓標準，減小了能耗，使PC系統更加容易設計。 d采用點對點協議，不存在并行ATA的主/從問題，省去了并行ATA的跳線和設置工作，并且每個通道都獨享帶寬，提高了設備連接的靈活性和系統I

8、/O能力。 e能夠與目前的操作系統在軟件上兼容，這就意味著不必更改目前的任何驅動程序和操作系統代碼。硬盤接口IEEE1394USB硬盤數據組織結構主引導記錄（Master Boot Recorder，MBR）（0柱面、0磁頭、1扇區） MBR中最多可存放四個分區表項邏輯驅動器分區格式MBR區 MBR，即主引導記錄區，位于整個硬盤的0磁道0柱面1扇區。在總共512字節的主引導扇區中，MBR的引導程序占用其中的前446個字節（偏移0偏移1BDH），隨后的64個字節（偏移1BEH偏移1FDH）為DPT（Disk Partition Table，硬盤分區表），最后的兩個字節“55 AA”（偏移1FEH

9、偏移1FFH）是分區有效結束標志。由它們共同構成硬盤主引導記錄，也稱主引導扇區。DBR區 DBR（DOS Boot Record），操作系統引導記錄區。通常位于硬盤0柱1面1扇區，是操作系統可以直接訪問的第一個扇區。它包括一個引導程序和一個被稱為BPB（BIOS Parameter Block）的本分區參數記錄表。引導程序的主要任務是，當MBR將系統控制權交給它時，判斷本分區根目錄前兩個文件是不是操作系統的引導文件。FAT文件系統FAT文件系統文件刪除： 目錄表中把相應文件首改為E5（刪除標記） FAT表中清零相應鏈位置信息 把簇位置的高16位清零格式化： 清零以下信息：DBR、保留扇區、根文

10、件夾首簇FAT32 文件系統的限制簇不能是 64 千字節 (KB) 或更大 在 Windows 2000 中您無法使用 FAT32 文件系統格式化大于 32 GB 的卷 在 Windows XP 安裝過程中，您不能使用 FAT32 文件系統格式化大于 32 GB 的卷。Windows XP 可以裝入和支持大于 32 GB 的 FAT32 卷（受到其他限制），但是您不能在安裝期間使用 Format 工具創建大于 32 GB 的 FAT32 卷 您不能在 FAT32 分區上創建大于 (232)-1 字節（即 4 GB 減去 1 個字節）的文件 MS-DOS（Microsoft Windows 95

11、 的原始版本）和 Microsoft Windows NT 4.0 及更低版本都不能識別 FAT32 分區，因此無法從 FAT32 卷啟動。 NTFS文件系統NTFS分區內部全部由簇組成，基本沒有扇區的概念，也就是從分區一開始就安排了簇，即第0簇。NTFS分區全部由文件組成，也就是說管理分區的單元（類似FAT中的FAT表、DBR什么的）也由文件組成，整個NTFS分區利用若干文件來管理全部文件（包括管理自身）NTFS分區有三大類文件：元文件、數據文件、目錄文件。元文件就是管理和維護NTFS分區的系統文件。文件由若干屬性組成（文件名屬性、數據屬性、安全屬性等）屬性分成兩類:常駐屬性、非常駐屬性NT

12、FS文件系統012345678910111213141516171819202122232425$BOOT$MFTA.TXT$mft:814$BOOT:02A.TXT171821B.TXT“aaaabbbb”文件記錄頭1個文件記錄文件記錄體屬性屬性屬性屬性頭屬性體屬性頭屬性體屬性頭屬性體NTFS文件系統文件刪除 清零目錄節點 $Bitmap中相應簇位置清零 $MFT的bitmap屬性中清零原來占用的文件記錄號 格式化 創建元文件RAID簡介RAID (Redundant Array of Independent Disk) RAID是Redundent Array of Inexpensive

13、 Disks的縮寫，直譯為“廉價冗余磁盤陣列”，也簡稱為“磁盤陣列”。后來RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“獨立冗余磁盤陣列”，但這只是名稱的變化，實質性的內容并沒有改變。是獨立冗余磁盤陣列的英文縮寫，人們在開發RAID時主要是基于以下設想，即幾塊小容量硬盤的價格總和要低于一塊大容量的硬盤。雖然目前這一設想還沒有成為現實，RAID在節省成本方面的作用還不是很明顯，但是RAID可以充分發揮出多塊硬盤的優勢，實現遠遠超出任何一塊單獨硬盤的速度和吞吐量。除了性能上的提高之外，RAID還可以提供良好的容錯能力，在任何一塊硬盤出現問題的情況下都可以繼續工作，不會受到損壞硬

14、盤的影響。 RAID簡介RAID0 數據帶區技術 RAID簡介RAID 1 0+1RAID簡介RAID 2級 RAID2級，糾錯海明碼磁盤陣列。磁盤驅動器組中的第一個、第二個、第四個第2n個磁盤驅動器是專門的校驗盤，用于校驗和糾錯，例如七個磁盤驅動器的RAID2，第一、二、四個磁盤驅動器是糾錯盤，其余的用于存放數據。使用的磁盤驅動器越多，校驗盤在其中占的百分比越少。RAID2對大數據量的輸入輸出有很高的性能，但少量數據的輸入輸出性能不好。RAID2很少實際使用。RAID簡介RAID 3和RAID 4RAID3：帶奇偶校驗碼的并行傳送RAID4：帶奇偶校驗碼的獨立磁盤結構 RAID 3和RAID

15、4，奇校驗或偶校驗的磁盤陣列。RAID 3也被稱為帶有專用奇偶位的條帶，每個條帶片上都有相當于一“塊”那么大的空間用來有效存儲冗余信息，即奇偶位。RAID 3需要同步主軸驅動器來預防較短記錄導致的性能下降。不論有多少數據盤，均使用一個校驗盤，采用奇偶校驗的方法檢查錯誤。任何一個單獨的磁盤驅動器損壞都可以恢復，但同時有2塊以上的硬盤驅動器損壞時將無法有效的恢復數據。RAID 3和RAID4的數據讀取速度很快，但寫數據時要計算校驗位的值以寫入校驗盤，速度有所下降。RAID 3和RAID4的使用也不多。RAID簡介RAID 5 RAID 5級，無獨立校驗盤的奇偶校驗磁盤陣列。也被稱做帶分布式奇偶位的

16、條帶，每個條帶片上都有相當于一個“塊”那么大的地方被用來存放奇偶位。與RAID 3不同的是，RAID 5像分布條帶片上的數據那樣把奇偶位信息也分布在所有的磁盤上。盡管有一些容量上的損失，RAID 5能提供最佳的整體性能，因而也是被廣泛使用的一種數據保護方案。它適合于輸入/輸出密集、高讀/寫比率的應用程序，如事務處理等。為了具有RAID 5級的冗余度，需要最少由三個磁盤組成磁盤陣列（不包括一個熱備用）。RAID 5可以通過磁盤陣列控制器硬件實現，也可以通過某些網絡操作系統軟件實現。RAID簡介RAID 5無專門校驗盤，校驗數據分布在多個盤上 至少3個盤，（N-1）/N 一個磁盤故障時，控制器可從

17、其他尚存的磁盤上重新恢復/生成丟失的數據而不影響數據的可用性 RAID簡介RAID 50 RAID 50也被稱為分布奇偶位陣列條帶，RAID 50其實就是RAID O與RAID 5的組合。它像RAID 0一樣，跨磁盤存取數據；又像RAID 5一樣，使用分布式奇偶位。RAID 50可提供較高的數據可靠性，優秀的整體性能，并支持更大的卷尺寸。像RAID 10和RAID-30一樣，即使兩個物理磁盤發生故障（每個陣列中一個），也不會有數據丟失。RAID 50最少需要六個驅動器。它最適合需要高可靠性存儲、高讀取速度、高數據傳輸性能的應用。這些應用包括事務處理和有許多用戶存取小文件的辦公應用程序。RAID

18、簡介RAID 6 RAID 6即帶有兩種分布存儲的奇偶校驗碼的獨立磁盤結構，它是對RAID 5的擴展，主要是用于要求數據絕對不能出錯的場合，使用了二種奇偶校驗值，所以需要N+2個磁盤，同時對控制器的設計變得十分復雜，寫入速度也不好，用于計算奇偶校驗值和驗證數據正確性所花費的時間比較多，造成了不必須的負載，很少人用。RAID簡介RAID 7 新一代RAID標準RAID 7也已出現。其實，RAID 7不僅僅是一種技術，還是一種存儲計算機（Storage Computer）。因為它與RAID O、l、5標準有明顯區別，RAID 7自身帶有智能化實時操作系統和用于存儲管理的軟件工具，可完全獨立于主機運

19、行，不占用主機CPU資源。RAID 7不僅具有更高的性能和卓越的存儲管理能力，而且集普通RAID標準的所有優點于一身，因而RAID 7系統整體性能極佳。RAID簡介RAID 7 RAID 7存儲計算機操作系統（Storage Computer Operating system）是一套實時事件驅動操作系統。主要用來進行系統初始化和安排RAID 7磁盤陣列的所有數據傳輸，并把它們轉換到相應的物理存儲驅動器上。通過自身系統中的陣列電腦板來設定和控制讀寫速度，存儲計算機操作系統可使主機I/O傳輸性能達到最佳。如果一個磁盤出現故障，還可自動執行恢復操作，并可管理備份磁盤的重建過程。RAID 7突破了以往

20、RAID標準的技術架構采用了非同步訪問方式，極大地減輕了寫數據的瓶頸，提高了I/O速度。所謂非同步訪問，即RAID 7的每個I/O接口都有一條專用的高速通道，作為數據或控制信息的流通路徑，因此可獨立地控制自身系統中每個磁盤的數據存取。如果RAID 7有N個磁盤，那么除去一個校驗盤（用作冗余計算）外，可同時處理N-1個主機系統隨機發出的讀/寫指令，從而顯著地改善了I/O性能。RAID 7系統內置實時操作系統還可自動對主機發送過來的讀/寫指令進行優化處理，以智能化方式將可能被讀取的數據預先讀入到高速緩存中，提高了I/O速度。RAID 7可幫助用戶有效地管理日益龐大的數據存儲系統，并使系統的運行效率

21、提高至少一倍以上，滿足了各類用戶的不同需求。RAID簡介RAID簡介RAID簡介確定磁盤數量 隨著添加更多的磁盤而獲得的性能提升。 可靠性，兩塊磁盤的平均故障時間（MTTF），將隨著在RAID 5或RAID 0中添加磁盤而不斷降低。 隨著添加更多磁盤，可用的存儲容量將增加，但是成本也會隨之一同上升。 帶區單元的大小。軟件解決方案將其固定在64KB。硬件解決方案則從4KB到1MB不等。理想的帶區單元的大小可以在不中斷請求的情況下最大限度改善磁盤操作（因為多塊磁盤可以服務于同一個請求）。當流的數量少于磁盤的數量時，需要對流進行分割，以便所有磁盤都保持繁忙狀態。根據上面的兩個例子，例如，如果您有10塊磁盤和5個流，那么需要對半分割每個請求（將帶區單元的大小設置為請求大小的一半）。 RAID簡介RAID 數據恢復 1. R-Studio 2.0 2. RAID Reconstructor ()3. ActiveUndelete 5.1恢復軟件演示系統維護光盤Advanced Office Password RecoveryEasyRecoveryFinalDataR-studioRAR修復Word 修復思考如何安全刪除數據？網絡存儲結構Worldwide Storage NetworkingIP通用存儲IPLaptopDesktopPDAIPEdge ServersRouter