一、ZFS文件系統(tǒng)

ZFS是一款128bit文件系統(tǒng)，總?cè)萘渴乾F(xiàn)有64bit文件系統(tǒng)的1.84x10^19倍，其支持的單個存儲卷容量達到16EiB（2^64byte，即 16x1024x1024TB）；一個zpool存儲池可以擁有2^64個卷，總?cè)萘孔畲?56ZiB（2^78byte）；整個系統(tǒng)又可以擁有2^64個存儲 池。可以說在相當長的未來時間內(nèi)，ZFS幾乎不太可能出現(xiàn)存儲空間不足的問題。另外，它還擁有自優(yōu)化，自動校驗數(shù)據(jù)完整性，存儲池/卷系統(tǒng)易管理等諸多優(yōu)點。較ext3系統(tǒng)有較大運行速率，提高大約30%-40%。

二、存儲環(huán)境部署：

用戶所使用存儲設備型號為ORACLE-SUN-ZFS7320，共使用40塊磁盤組建存儲池，其中四塊磁盤作為全局熱備。池內(nèi)劃分出若干空間映射到服務器使用，服務器操作系統(tǒng)為Windows。

三、故障情況：

在使用過程中進行文件遷移時存儲突然發(fā)生故障，無法讀取數(shù)據(jù)。設備管理界面報錯如圖所示：

四、用戶所需數(shù)據(jù)：

恢復映射到windows服務器的其中一個大小為12T LUN中的丟失數(shù)據(jù)。在了解到上述情況后，開始制定恢復方案。

五、磁盤鏡像

為防止對客戶原始磁盤內(nèi)數(shù)據(jù)造成破壞，首先分別對各磁盤進行鏡像拷貝。拷貝過程中發(fā)現(xiàn)有兩塊磁盤內(nèi)有物理壞道無法生成鏡像，對其進行標注。

六、分析磁盤底層數(shù)據(jù)

獲取到磁盤鏡像后進行分析，發(fā)現(xiàn)其采用ZFS文件系統(tǒng)管理所有磁盤。但磁盤內(nèi)記錄系統(tǒng)元信息的NVLIST較為混亂，只能粗略得出以下信息：

1、磁盤被分為三組，每組12塊.

2、單個組內(nèi)使用ZFS特有的RAIDZ管理所有磁盤.

3、RAIDZ級別為2,即每個組內(nèi)可缺失磁盤個數(shù)最大為2.

4、全局熱備全部啟用.

七、故障推測

在ZFS文件系統(tǒng)中，池被稱為ZPOOL。ZPOOL的子設備可以有很多種類，包括塊設備、文件、磁盤等等，在本案例中所采用的是其中的一種------三組RAIDZ作為子設備。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，三組RAIDZ內(nèi)有兩組分別啟用熱備盤個數(shù)為1和3。在啟用熱備盤后，第一組內(nèi)仍出現(xiàn)一塊離線盤，第二組內(nèi)則出現(xiàn)兩塊。以此進行故障現(xiàn)場模擬：三組RAIDZ內(nèi)第一二組分別出現(xiàn)離線盤，熱備盤及時進行替換；熱備盤無冗余狀態(tài)下第一組出現(xiàn)一塊離線盤，第二組出現(xiàn)兩塊離線盤，ZPOOL進入高負荷狀態(tài)（每次讀取數(shù)據(jù)都需要進行校驗得到正確數(shù)據(jù)）；第二組內(nèi)出現(xiàn)第三塊離線盤，RAIDZ崩潰，ZPOOL下線。

八、ZPOOL重組

ZFS管理的存儲池與常規(guī)存儲不同，所有磁盤都由ZFS進行管理。常規(guī)RAID在存儲數(shù)據(jù)時，只按照特定的規(guī)則組建池，不關心文件在子設備上的位置。而ZFS在數(shù)據(jù)存儲時會為每次寫入的數(shù)據(jù)分配適當大小的空間，并計算得到指向子設備的數(shù)據(jù)指針。這種特性使得RAIDZ缺盤時無法直接進行校驗得到數(shù)據(jù)，必須將整個ZPOOL作為一個整體進行解析。

九、追蹤最新數(shù)據(jù)入口

在ZFS文件系統(tǒng)內(nèi)每次發(fā)生文件系統(tǒng)狀態(tài)更新時都會產(chǎn)生新的文件系統(tǒng)入口，所以需要根據(jù)其內(nèi)部記錄的事務塊獲取最新狀態(tài)下的入口指針。手工截取事務塊數(shù)據(jù)，編寫程序獲取最大事務號入口：

獲取到最新狀態(tài)的文件系統(tǒng)入口后，編寫數(shù)據(jù)指針解析程序進行地址解析：

獲取到文件系統(tǒng)入口點在各磁盤分布情況后，開始手工截取并分析文件系統(tǒng)內(nèi)部結構，入口分布所在的磁盤組無缺失盤，可直接提取信息。根據(jù)ZFS文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲結構順利找到客戶映射的LUN名稱，進而找到其節(jié)點。

十、運行提取程序

編輯配置文件，提取ZVOL卷：

由于磁盤組內(nèi)缺盤個數(shù)較多，每個IO流都需要通過PQ校驗得到，提取進度極為緩慢。與客戶溝通后得知，此ZVOL卷映射到XenServer作為存儲設備，客戶所需的文件在其中一個大小約為1.8T的vhd內(nèi)。提取ZVOL卷頭部信息，按照XenStore卷存儲結構進行分析，發(fā)現(xiàn)1.8Tvhd在整個卷的尾部，計算得到其起始位置后從此位置開始提取數(shù)據(jù)。

十一、驗證數(shù)據(jù)完整性

Vhd提取完畢后，對其內(nèi)部的壓縮包及圖片、視頻等文件進行驗證，均可正常打開。經(jīng)用戶驗證數(shù)據(jù)，確定文件數(shù)量與系統(tǒng)自動記錄的文件個數(shù)所差無幾，丟失文件可能是最新生成還未刷新到磁盤。驗證文件可用性，文件可正常打開，驗收完成，至此數(shù)據(jù)恢復工作結束。

總結

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