数据备份与恢复论文

数据备份与恢复

当你正在做一份很重要的数据汇总时，却突然断电或者电脑出现异常，使得原先辛辛苦苦做的东西一下子灰飞烟灭了，你会作何感受呢？是后悔还是气恼？后悔没有备份数据，想恢复数据又不行。当然，在这之前，我们就要做好双重的准备，以防万一，过一段时间就为数据做一个备份是不可或缺的，但同时掌握一门恢复数据的方法同样是相当的重要！

首先，我们谈谈数据备份的重要性及策略吧。备份是系统中需要考虑的最重要的事项，虽然他们在系统的整个规划，开发和测试过程中甚至占不到1%，看似不太重要且默默无闻的工作只有到恢复的时候才能真正体现出其重要性，任何数据的丢失与尝试见的数据死机，都是不可以被接收的。如果备份不能提供恢复的必要信息，使得恢复过程不能进行或长时间的进行(如一个没有经过严格测试的备份方案)，这样的备份都不算或不是一个好的备份。如果出现系统崩溃的灾难,数据库就必须进行恢复，恢复是否成功取决于两个因素，精确性和及时性。能够进行什么样的恢复依赖于有什么样的备份。作为一名数据库管理员，有责任从以下三个方面维护数据库的可恢复性:

（1）使数据库的失效次数减到最少，从而使数据库保持最大的可用性。

（2）当数据库失效后，使恢复时间减到最少，从而使恢复的效益达到最高。（3）当数据库失效后，确保尽量少的数据丢失或根本不丢失，从而使数据具有最大的可恢复性。

选择了存储备份软件、存储备份技术（包括存储备份硬件及存储备份介质）后，首先需要确定数据备份的策略。备份策略指确定需备份的内容、备份时间及备份方式。各个单位要根据自己的实际情况来制定不同的备份策略。目前被采用最多的备份策略主要有以下三种：

1、完全备份（full backup）

每天对自己的系统进行完全备份。例如，星期一用一盘磁带对整个系统进行备份，星期二再用另一盘磁带对整个系统进行备份，依此类推。这种备份策略的好处是：当发生数据丢失的灾难时，只要用一盘磁带（即灾难发生前一天的备份磁带），就可以恢复丢失的数据。然而它亦有不足之处，首先，由于每天都对整个系统进行完全备份，造成备份的数据大量重复。这些重复的数据占用了大量的磁带空间，这对用户来说就意味着增加成本。其次，由于需要备份的数据量较大，因此备份所需的时间也就较长。对于那些业务繁忙、备份时间有限的单位来说，选择这种备份策略是不明智的。

2、增量备份(incremental backup)

星期天进行一次完全备份，然后在接下来的六天里只对当天新的或被修改过的数据进行备份。这种备份策略的优点是节省了磁带空间，缩短了备份时间。但它的缺点在于，当灾难发生时，数据的恢复比较麻烦。例如，系统在星期三的早晨发生故障，丢失了大量的数据，那么现在就要将系统恢复到星期二晚上时的状态。这时系统管理员就要首先找出星期天的那盘完全备份磁带进行系统恢复，然后再找出星期一的磁带来恢复星期一的数

据，然后找出星期二的磁带来恢复星期二的数据。很明显，这种方式很繁琐。另外，这种备份的可靠性也很差。在这种备份方式下，各盘磁带间的关系就象链子一样，一环套一环，其中任何一盘磁带出了问题都会导致整条链子脱节。比如在上例中，若星期二的磁带出了故障，那么管理员最多只能将系统恢复到星期一晚上时的状态。

3、差分备份(differential backup)

管理员先在星期天进行一次系统完全备份，然后在接下来的几天里，管理员再将当天所有与星期天不同的数据（新的或修改过的）备份到磁带上。差分备份策略在避免了以上两种策略的缺陷的同时，又具有了它们的所有优点。首先，它无需每天都对系统做完全备份，因此备份所需时间短，并节省了磁带空间，其次，它的灾难恢复也很方便。系统管理员只需两盘磁带，即星期一磁带与灾难发生前一天的磁带，就可以将系统恢复。

数据备份与恢复涉及到的内容比较广，也比较全，我在这就几个方面做一个小小的介绍。

一、操作系统备份与恢复方法和工具介绍

一般来说，备份操作系统的主要工具是使用的最多的一键备份和恢复实用程序GhostShell，而这个程序也主要针对windows系统而言。它支持多硬盘、混合硬盘（IDE/SATA/SCSI）、混合分区（FAT32/NTFS）等，具有自动辨别路径错误，自动选择控件和自动记忆功能，当运行一次备份之后，将会自动生成记录，在下一次打开该程序的时候，就会自动写入此程序，能更快的进行还原。简单的写下步骤：

进入上面那个步骤之后，就基本上完成一个系统的备份了。

同样的，要恢复一个系统，只要有了系统的备份之后，恢复就是一件比较容易的事了。只要运行GhostShell这个程序，就有一个还原系统的按钮，如果确定要还原，轻轻的点一下就ok了。

二、硬盘数据软件恢复方法和工具

数据出现问题主要包括两大类：逻辑问题和硬件问题，相对应的恢复也分别称为软件恢复和硬件恢复。先介绍软件恢复的方法和工具：

（1）EasyRecovery Professional

EasyRecovery Professional 是一款非常不错的数据恢复软件，该软件支持的数据恢复方案包括：

高级恢复——使用高级选项自定义数据恢复

删除恢复——查找并恢复已删除的文件

格式化恢复——从格式化过的卷中恢复文件

Raw 恢复——忽略任何文件系统信息进行恢复

继续恢复——继续一个保存的数据恢复进度

紧急启动盘——创建自引导紧急启动盘

如果发现不小心误删除文件或误格式化硬盘后，记住千万不要再对要修复的分区或硬盘进行新的读写操作（这样数据就很有可能被覆盖了），因为这样会导致数据恢复难度增加或者数据恢复不完全。用这款软件恢复数据的步骤大致如下：

1：启动EasyRecovery Professional 进入软件主界面，选择数据修复项会出现如图的界面大家可以根据自己的需要来选择应用。

2、在右侧选择任何一种数据修复方式都会出现相应的用法提示，如我使用

（删除恢复）项来查找并恢复已删除的文件时，就会在界面右侧出现相应的使用提示。

3、选择你想要恢复的文件所在驱动器进行扫描，也可以在文件过滤器下直

接输入文件名或通配符来快速找到某个或某类文件。如果要对分区执行更彻底的扫描可以勾选“完全扫描”选项。

4、扫描之后，你曾经删除的文件及文件夹会全部呈现出来，现在需要的就

是耐心地寻找、勾选，因为文件夹的名称和文件的位置会发生一些变化，这时要细心的看。

5、如果不能确认文件是否是想要恢复的，可以通过查看文件命令来查看文

件内容（这样会很方便的知道该文件是否是自己需要恢复的文件）

6、选择好要恢复的文件后，它会提示你选择一个用以保存恢复文件的逻辑

驱动器，此时应存在其它分区上。所以最好准备一个大容量的移动硬盘，这一点在误格式化某个分区时尤为重要（使用的时候一定要记住这点）

7、点击下一步进行扫描后，会出现恢复摘要，你可以打印出来也可以保存

为文件（大家可以灵活选择应用呵呵）

8、当恢复完成后要退出时，它会跳出保存恢复状态的对话框，如果进行保

存，则可以在下次运行EasyRecovery Professional 时通过执行EasyRecovery Professional 命令继续以前的恢复。这一点在没有进行全部恢复工作时非常有用

这款软件虽好，但是使用该软件恢复较大文件一般比较耗时间，EasyRecovery Professional 能够帮恢复丢失的数据以及重建文件系统。

需要注意的是：

首先，提高恢复误删文件的成功率的关键是：一定不要往原来存放该文件的分区写入新数据。大家都知道，在Windows中虽然把文件彻底删除了，但其实文件在磁盘上并没有消失，只是在原来存储文件的地方作了可以写入文件的标记，所以如果在删除文件后又写入新数据，则有可能占用原来文件的位置而影响恢复的成功率。其次，不要高兴得太早。当看到丢失的文件名又一次出现在眼前时真是异常兴奋，但是，当你打开有些文件时才知道其实都是乱码，特别是文档资料，明明查看文件大小不是0，而且文件名完好，以为文件可以完全恢复，谁知再打开看却是一堆乱码，真是欲哭无泪。所以我要提醒大家一定要将恢复的文件一一验明正身才可进行恢复操作，否则再想重新做一次恢复就难了。另外，一定不要在目标分区执行新的任务。这一点从概念上容易理解，但实际要做到却不是那么容易的。因为Windows会在各个分区多多少少生成一些临时文件，加上还有在启动时自动扫描分区的功能，如果设置不当或操作上稍不留意，可能已经写入了新文件你自己都不知道。所以在确认文件完全恢复成功前不要对计算机作不必要的操作（包括重新启动），特别是当你发现误删除了文件而必须安装恢复软件时，一定不要把恢复软件安装在恢复文件所在分区。例如你要恢复的是C盘中被误删的数据，而安装软件时默认路径也是C盘，此时你若一路回车安装的话，可能就要追悔莫及了。

（2）WinHex

这款软件相对于上面介绍的来说，要灵活的多了，也小的多。WinHex 是一个专门用来对付各种日常紧急情况的小工具。它可以用来检查和修复各种文件、恢复删除文件、硬盘损坏造成的数据丢失等。同时它还可以让你看到其他程序隐藏起来的文件和数据。总体来说是一款非常不错的 16 进制编辑器。得到ZDNetSoftwareLibrary 五星级最高评价，拥有强大的系统效用。主要功能如下：- 硬盘, 软盘, CD-ROM和DVD, ZIP, Smart Media, Compact Flash, 等磁盘编辑器

- 支持 FAT, NTFS, Ext2/3, ReiserFS, Reiser4, UFS, CDFS, UDF 文件系统

- 支持对磁盘阵列RAID 系统和动态磁盘的重组、分析和数据恢复

- 多种数据恢复技术

- 可分析 RAW 格式原始数据镜像文件中的完整目录结构，支持分段保存的镜像文件

- 数据解释器, 已知 20 种数据类型

- 使用模板编辑数据结构(例如: 修复分区表/引导扇区)

- 连接和分割、以奇数偶数字节或字的方式合并、分解文件

- 分析和比较文件

- 搜索和替换功能尤其灵活

- 磁盘克隆(可在 DOS 环境下使用 X-Ways Replica)

- 驱动器镜像和备份(可选压缩或分割成650 MB 的档案)

- 程序接口(API) 和脚本

- 256 位 AES 加密, 校验和, CRC32, 哈希算法(MD5, SHA-1, ...)

- 数据擦除功能，可彻底清除存储介质中残留数据

- 可导入剪贴板所有格式数据, 包括ASCII、16 进制数据

- 可进行 2 进制、16 进制ASCII, Intel 16 进制, 和Motorola S 转换- 字符集: ANSI ASCII, IBM ASCII, EBCDIC, (Unicode)

- 立即窗口切换、打印、生成随机数字

- 支持打开大于 4 GB 的文件，非常快速，容易使用。

- 广泛的联机帮助

Winhex有完善的分区管理功能和文件管理功能，能自动分析分区链和文件簇链，能对硬盘进行不同方式不同程度的备份，甚至克隆整个硬盘；它能够编辑任何一种文件类型的二进制内容（用十六进制显示）其磁盘编辑器可以编辑物理磁盘或逻辑磁盘的任意扇区，是手工恢复数据的首选工具软件。打开winhex编辑框，在这个对话框里，我们可以选择对单个分区打开，也可以对整个硬盘打开，之后就可以看到Winhex的整个工作界面。最上面的是菜单栏和工具栏，下面最大的窗口是工作区，现在看到的是硬盘的第一个扇区的内容，以十六进制进行显示，并在右边显示相应的ASCII 码，右边是详细资源面板，分为五个部分：状态、容量、当前位置、窗口情况和剪贴板情况。这些情况对把握整个硬盘的情况非常有帮助。另外，在其上单击鼠标右键，可以将详细资源面板与窗口对换位置，或关闭资源面板。（如果关闭了资源面板可以通过“察看”菜单——“显示”命令——“详细资源面板”来打开）。

再来分析一下MBR，所谓的MBR，全称为Master Boot Record，即硬盘的主引导记录，一般将MBR分为广义和狭义两种：广义的MBR包含整个扇区（引导程序、分区表及分隔标识），也就是上面所说的主引导记录；而狭义的MBR 仅指引导程序而言。硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、硬盘分区表DPT（Disk Partition table）和硬盘有效标志（55AA）。在总共512字节的主引导扇区里主引导程序（boot loader）占446个字节，第二部分是Partition table 区（分区表），即DPT，占64个字节，硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中。第三部分是magicnumber，占2个字节，固定为55AA。

分区表64个字节，一共可以描述4个分区表项，每一个分区表项可以描述一个主分区或一个扩展分区（比如上面的分区表，第一个分区表项描述主分区C盘，第二个分区表项描述扩展分区，第三第四个分区表项填零未用）。每一个分区表项各占16个字节，各字节含义如下：

第1字节引导标志。若值为80H表示活动分区；若值为00H表示非活动分区。第2、3、4字节本分区的起始磁头号、扇区号、柱面号

第5字节分区类型符：

00H——表示该分区未用

06H——FAT16基本分区

0BH——FAT32基本分区

05H——扩展分区

07H——NTFS分区

0FH——（LBA模式）扩展分区

83H—— Linux分区

第6、7、8字节本分区的结束磁头号、扇区号、柱面号

第9、10、11、12字节本分区之前已用了的扇区数

第13、14、15、16字节本分区的总扇区数

MBR在定义分区的时候，将多余的容量定义为扩展分区，指定该扩展分区的起止位置，根据起始位置指向硬盘的某一个扇区，作为下一个分区表项，接着在该扇区继续定义分区，如果只有一个分区，就定义该分区，然后结束；如果不止一个分区，就定义一个基本分区和一个扩展分区，扩展分区再指向下一个分区描述扇区，在该分区上按照上述原则继续定义分区，直至分区定义结束。这些用来描述分区的扇区形成一个“分区链”，通过这个分区链，就可以描述所有的分区。系统在启动时按照分区链的连接顺序查找分区，直至找出所有分区。这个链显然是个开链结构，如果形成一个环，系统本身并不会去判断它，它只是按照这个链忠实的查找分区，而不进行任何额外的检测与处理。所谓硬盘逻辑锁，就是让分区链形成一个环，这样系统在启动时就在分区表内循环，表现为系统无法引导，就是从软盘启动，也不能进入硬盘。明白了其结构原理，解决这个问题就简单了，目前有很多种方法解决这个问题，后面我们还会讲到。系统就是利用这种方法使一个硬盘分区后看起来象多个硬盘。系统能够找到C盘以外的其他逻辑盘的唯一办法就是，沿着EBR所描述的分区链查找分区。

三、硬盘数据硬件恢复方法和工具

上面介绍过了软件工具恢复数据的方法，接着咱介绍硬件工具。基本上用到的就是PC3000，PC3000是由俄罗斯著名硬盘实验室-- ACE Laboratory 研究开发的商用的专业修复硬盘综合工具。它是从硬盘的内部软件PC3000件来管理硬盘，进行硬盘的原始资料的改变和修复。工作基本原理：破解各种型号的硬盘专用CPU的指令集，解读各种硬盘的Firmware(固件)，从而控制硬盘的内部工作，实现硬盘内部参数模块读写和硬盘程序模块的调用，最终达到以软件修复多种硬盘缺陷的目的。最专业功能的有：重写硬盘Firmware

模块;按工厂方式扫描硬盘内部缺陷并记录在硬盘内部相应参数模块;按工厂方式进行内部低级格式化;更改硬盘参数等. ACE Laboratory经过十多年的不断研究，PC3000 V12（最新版本）已经能够支持大部分新旧型号的IDE 接口硬盘，容量从40MB至200GB。

PC3000是用硬盘的内部软件来管理硬盘，进行硬盘的原始资料的改变和修复。可进行的操作如下：

1 伺服扫描

2 物理扫描

3 lba地址扫描

4 屏蔽成工厂坏道（p-list）

5 屏蔽磁头

6 屏蔽磁道

7 屏蔽坏扇区

8 改bios的字（参数）

9 改lba的大小

10 改sn号

11 查看或者修改负头的信息

PC3000综合工具的指南：

首先, 任何硬盘驱动器都应该先用包含在本综合工具中的PC-3000AT 通用测试工具进行检查。这样可以有助于缩小故障范围，从而决定下一步的维修操作。为了做到这一点, 把硬盘驱动器连到PC-3000卡上, 打开(接上)硬盘驱动器的电源，启动PC-3000AT.EXE程序。在打开硬盘驱动器电源后, 硬盘驱动器应该启动主轴电机, 进行磁头重校准(磁头定位到零磁道)。在此过程当中，会听到一声很明显的磁头定位的声音。在硬盘驱动器初始化完毕后, 硬盘驱动器就会送出就绪信号。如果不是这样(主轴电机停转或者根本没有启动或者你听到一声磁头敲击的声音)。在检查硬盘驱动器已经就绪后(DRDY=DSC=1,BUSY=0 ) (DRDY-- DRIVE READY 驱动器就绪标志位, DSC--DISK SEEK COMPLETE 磁盘寻道完成标志位, BUSY--驱动器忙状态位--译者注), PC-3000AT程序会试图从硬盘驱动器的描述说明信息域读取数据(可能使用标准ATA命令 Identify DRV 识别硬盘驱动器 --译者注)。但如果硬盘驱动器就绪信号未被程序检测到, PC-3000AT会在屏幕上显示一条相应的消息。再如果, 尽管程序接收到了就绪信号, 但硬盘驱动器的描述说明数据不能被读取(程序提示“rive parameters are not determined 硬盘驱动器参数未被测出”)或读取的数据不正确, 这说明可能硬盘驱动器的读写通道部分有缺陷, 或者硬盘驱动器的(盘片上的)firmware(固件)损坏。(固件数据可以利用相应的专用工具模块来恢复)。另外, 还可能这台硬盘驱动器根本没有硬盘驱动器描述说明信息区域,(这主要是指老KALOK/XEBEC型号的硬盘驱动器)或者硬盘描述说明信息区域有数据, 但不能为硬盘驱动器工作所使用。在这种情况下, 硬盘驱动器的参数应当被操作者手工输入或从PC-3000AT的硬盘驱动器数据库中选择输入

以便进行后续的测试过程。

四、磁盘阵列的原理和实现方法

随着计算机技术的发展，磁盘、硬盘对于我们来说一点都不陌生，那为什么在这里还要说到磁盘列阵呢？先解释下，磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列,当作单一磁盘使用，它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中，存取数据时,阵列中的相关磁盘一起动作，大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAID level，不同的level 针对不同的系统及应用，以解决数据安全的问题。一般高性能的磁盘阵列都是以硬件的形式来达成，进一步的把磁盘快取控制及磁盘阵列结合在一个控制器(RAID controler或控制卡上，针对不同的用户解决人们对磁盘输出入系统的四大要求:

(1)增加存取速度

(2)容错(fault tolerance)，即安全性

(3)有效的利用磁盘空间

(4)尽量的平衡CPU，内存及磁盘的性能差异,提高电脑的整体工作性能。

磁盘列阵的原理：

磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术，称为RAID level,RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的缩写，而每一level代表一种技术。而每一level代表一种技术,目前业界公认的标准是RAID 0~RAID 5。这个level 并不代表技术的高低,level 5并不高于level 3,level1也不低过level 4,至于要选择那一种RAID level的产品,纯视用户的操作环境(operating environment)及应用(application)而定,与level的高低没有必然的关系。RAID 0及RAID 1适用于PC及PC相关的系统如小型的网络服务器(network server)及需要高磁盘容量与快速磁盘存取的工作站等,比较便宜;RAID 3及RAID 4适用于大型电脑及影像、CAD/CAM等处理；RAID 5多用于OLTP,因有金融机构及大型数据处理中心的迫切需要,故使用较多而较有名气, RAID 2较少使用。在此，就不一一说明各自的作用了。

磁盘列阵的实现方法：

磁盘阵列有两种方式可以实现，那就是“软件阵列”与“硬件阵列”。

软件阵列是指通过网络操作系统自身提供的磁盘管理功能将连接的普通SCSI卡上的多块硬盘配置成逻辑盘，组成阵列。如微软的WindowsNT/2000 Server/Server 2003和NetVoll的NetWare两种操作系统都可以提供软件阵列功能，其中Windows NT/2000 Server/Server 2003可以提供RAID 0、RAID 1、RAID 5；NetWare操作系统可以实现RAID 1功能。软件阵列可以提供数据冗余功能，但是磁盘子系统的性能会有所降低，有的降代还比较大，达30%左右。

硬件阵列是使用专门的磁盘阵列卡来实现的，这就是本文要介绍的对象。现在的非入门级服务器几乎都提供磁盘阵列卡，不管是集成在主板上或非集成的都能轻松实现阵列功能。硬件阵列能够提供在线扩容、动态修改阵列级别、自动数据恢复、驱动器漫游、超高速缓冲等功能。它能提供性能、数据保护、可靠性、可用性和可管理性的解决方案。磁盘阵列卡拥有一个专门的处理器，如Intel的I960芯片，HPT370A/372 、Silicon Image SIL3112A等，还拥有专门的存贮器，用于高速缓冲数据。这样一来，服务

器对磁盘的操作就直接通过磁盘阵列卡来进行处理，因此不需要大量的CPU 及系统内存资源，不会降低磁盘子系统的性能。阵列卡专用的处理单元来进行操作，它的性能要远远高于常规非阵列硬盘，并且更安全更稳定。

不管是哪种方法，只要我们自己掌握一门恢复数据的方法，都是百利而无一害的，同样，不要觉得会数据恢复就不管备份的问题了，双管齐下，才能收到最大的效益。