Книга: Восстановление данных. Практическое руководство

Динамические диски

Динамические диски

Динамические диски, впервые появившиеся в Windows 2000, представляют собой все тот же программный RAID, призванный преодолеть ограничения стандартных механизмов разбиения диска на разделы. Он учитывает ошибки своего прямого предшественника — программных реализаций RAID в Windows NT, хранящих конфигурационную информацию в системном реестре. Этот недостаток препятствовал переносу RAID с компьютера на компьютер, и делало эти массивы чрезвычайно чувствительными к повреждениями реестра.

Начиная с Windows 2000, операционные системы этого семейства поддерживают следующие типы динамических дисков:

? Простые (simple) — практически ничем не отличаются от обычных разделов, за исключением того, при переразбиении диска отпадает необходимость в перезагрузке. Данный тип является базовым для всех остальных динамических дисков.

 • Избыточность данных — отсутствует

 • Эффективность — низкая

? Составные (spanned) — состоят из одного или нескольких простых дисков, находящихся в различных разделах или даже на физически различных устройствах, но представленные как один логический диск. Запись данных на простые диски осуществляется последовательно (то есть составной диск представляет собой классический линейный RAID).

 • Избыточность данных — отсутствует

 • Эффективность — низкая

? Чередующиеся (striped) — чередующиеся динамические диски аналогичны составным, но данные записываются параллельно на все простые диски. При условии, что простые диски расположены на различных каналах контроллера IDE, это значительно увеличивает скорость обмена данными. Иными словами, чередующиеся динамические диски представляют собой классическую реализацию RAID уровня 0.

 • Избыточность данных — отсутствует

 • Эффективность — средняя

? Зеркальные (mirrored) — зеркальные динамические тома представляют собой два простых диска, расположенных на разных устройствах. Данные дублируются на оба носителя (RAID уровня 1).

 • Избыточность данных — средняя

 • Эффективность — средняя

? Чередующиеся с контролем четности (striped with parity) — соответствуют RAID уровня 5. Такие тома состоят из трех или большего количества дисков. Фактически такие тома представляют собой чередующиеся тома, на которых реализован контроль ошибок. Запись данных ведется на два диска, в два блока, а на третий диск и в третий блок записывается код коррекции ошибок (error correction code, ECC), с помощью которого содержимое отказавшего блока можно восстановить по информации любого из блоков.

 • Избыточность данных — высокая

 • Эффективность — высокая

? Зеркальные с чередованием (mirrored striped) — эти тома соответствуют RAID 1+0.

 • Избыточность данных — средняя

 • Эффективность — высокая

По умолчанию Windows создает базовые диски (basic volumes). Однако любой базовый диск в любой момент времени может быть обновлен до динамического, и это не потребует даже перезагрузки системы.

Таблица 5.5. Терминологические соответствия динамических и обычных дисков

Динамические диски не пользуются таблицей разделов, а потому и не имеют проблем, связанных с ограничением разрядности адресации CHS, и позволяют создавать тома практически неограниченного размера. Однако динамические диски, созданные путем обновления основных разделов, все-таки остаются в таблице разделов, при этом для них значение поля Boot ID меняется на 42h. Если эта информация будет удалена, система откажется подключать такой динамический диск. Между прочим, операционная система Windows может быть установлена только на такой динамический диск, который был получен путем обновления базового, так как BIOS может загружать систем) лишь с тех разделов, которые перечислены в таблице разделов. При этом динамические диски, созданные "на лету", в таблицу разделов как раз и не попадают.

Схема разбиения динамических дисков содержится в базе данных менеджера логических дисков (Logical Disk Manager Database, LDM). Это — протоколируемая (journalled) база данных, поддерживающая транзакции и устойчивая к сбоям. Если в процессе манипуляции с томами вдруг происходит сбой питания, то при последующем включении компьютера будет выполнен откат (rollback) в предыдущее состояние. При переносе винчестера, содержащего один или несколько динамических дисков, на другой компьютер они автоматически распознаются и монтируются, как обыкновенные диски.

База данных LDM хранится в последнем мегабайте жесткого диска, а для дисков, полученных путем обновления базового раздела до динамического, — в последнем мегабайте этого раздела. Как уже говорилось, идентификатор загрузки Boot ID соответствующей записи таблицы разделов принимает значение 42h. Так происходит потому, что при стандартном разбиении винчестера в его конце просто не остается свободного места, и операционной системе приходится сохранять эту информацию непосредственно на самом обновляемом диске (естественно, для этого на нем необходимо иметь по меньшей мере 1 Мбайт свободного пространства).

Сразу же за таблицей разделов по адресу 0/0/2 расположен приватный заголовок PRIVHEAD, содержащий в себе ссылки на основные структуры LDM (рис. 5.8). Если PRIVHEAD погибнет, Windows не сможет обнаружить и смонтировать динамические диски. К сожалению, гибнет он удручающе часто. Подавляющее большинство загрузочных вирусов и дисковых менеджеров считают сектор 0/0/2 свободным и используют его для хранения своего тела, необратимо затирая прежнее содержимое. Осознавая значимость заголовка PRIVHEAD, разработчики из Microsoft сохранили его в двух копиях, одна из которых хранится в конце LDM, а другая — в последнем секторе физического диска. Благодаря такой избыточности PRIVHEAD практически никогда не приходится восстанавливать вручную. Однако если такая необходимость все же возникнет, обратитесь к проекту LINUX-NTFS за подобным описанием его структуры (http://www.linux-ntfs.org/), здесь же оно по соображениям экономии места не приводится.

Рис. 5.8. База данных LDM и ее дислокация

Внутреннее устройство базы данных LDM не документировано. При этом даже поверхностный взгляд на ее структуру сразу же дает понятие о ее мощи и сложности (рис. 5.9). На самом верху иерархии расположено оглавление базы — структура TOCBLOCK (Table Of Content Block), состоящая из двух секций, config и log (причем, вероятно, в будущем их список будет расширен). Секция config содержит информацию о текущем разбиении диска на динамические тома, a log хранит журнал изменений схемы разбиения. Это — очень мощное средство в борьбе с энтропией! Если удалить один или несколько динамических разделов, информация о старом разбиении сохранится в журнале, что позволит с легкостью восстановить утерянные тома! Будучи очень важной структурой, оглавление диска защищено от случайного разрушения тремя резервными копиями, одна из которых вплотную примыкает к оригинальной версии TOCBLOCK, расположенной в начале базы LDM, а две других находятся в конце диска, между копиями PRIVHEAD.

Рис. 5.9. Внутренняя структура LDM

Внутренне секция config состоит из заголовка (VMDB) и одного или нескольких 128-байтных структур, называемых VBLKs, каждая из которых описывает соответствующий ей том, контейнер, раздел, диск или группу дисков. Заголовок VMDB не имеет копии и нигде не дублируется. Однако все его изменения протоколируются в журнале (KLOG) и потому могут быть восстановлены.

Для просмотра базы данных LDM и архивирования ее содержимого можно воспользоваться утилитой LDM-dump Марка Руссиновича, бесплатную копию которой можно скачать с его сайта (http://www.sysinternals.com/files/ldmdump.zip). Как вариант можно зарезервировать последний мегабайт физического диска, а также последние мегабайты всех разделов, для которых значение поля Boot ID равно 42h. Сделать это можно с помощью любого дискового редактора (например, Sector Inspector). Эту информацию рекомендуется хранить на надежном носителе (Zip-дискете, CD-R/RW). Помимо этого, не забудьте также создать и резервную копию структуры TOCBLOCK.

При восстановлении удаленных динамических дисков необходимо учитывать следующие факторы:

1. Во-первых, журнал изменений на интерфейсном уровне недоступен, и выполнить откат штатными средствами операционной системы невозможно.

2. Во-вторых, загрузочные сектора удаляемых дисков автоматически очищаются, и восстанавливать их приходится вручную. Более подробно эта тема будет раскрыта в следующем разделе.

Если размер и тип удаленного динамического диска вам известны (на дисках NTFS его можно извлечь из копии загрузочного сектора), просто зайдите в Менеджер Управления Дисками (Disk Manager) и воссоздайте его заново, от предложения отформатировать раздел любезно откажитесь и восстановите очищенный загрузочный сектор по методике, описанной в следующем разделе.

Как видно, Microsoft тщательно позаботилась о своих пользователях и тщательно проработала структуру динамических дисков, что для нее, вообще говоря, нехарактерно.

Оглавление книги