FreeNAS+ESXi5数据恢复过程+虚拟化数据恢复方法

Posted 2021-01-17

【背景简介】

故障发生在苏州的一家公司，此公司使用一种廉价的存储模式，用iSCSI方式来达到FC SAN的功能。物理存储构架在一台 DELL 服务器上，使用 FreeNAS 来做 iSCSI，然后使用两台 DELL 服务器做 ESXi5.0 的的虚拟化系统。
FreeNAS 层为UFS2文件系统，整个存储建一个稀疏模式的文件，挂给ESXi5.0 系统。ESXi系统内跑有5台虚拟机，其中有三台最为重要。一台windows2003系统虚拟机是此公司在当地的门户网站。使用 ASP.net和 php 混合构架，使用数据库为 SqlServer2005和 mysql 5.1 。一台为FreeBSD 系统，跑有 Mysql数据库，供其它多台虚拟机使用。一台为windows2003服务器，存储此公司新开发的程序代码。

【故障现象】

在一次存储突然断电之后，ESXi系统连不上存储，管理员在FreeNAS中发现UFS2文件系统出现问题，随后管理员用fsck 修复好了文件系统。 此时ESXi 系统可以连上存储，但发现ESXi系统未能识别到原来的数据存储和VMFS文件系统，管理员格式化VMFS后发现里面空无一物。

【数据恢复】

分析故障，最大化利用可用信息。开始抽丝剥茧：
应用构架层次：FreeNAS(UFS2文件系统–> 一个大的稀疏模式的文件) –> ESXi 5.0(VMFS文件系统层) -> 单台虚拟机的虚拟磁盘 (windows-NTFS文件系统/FreeBSD-UFS2文件系统)。
第一步是镜像 FreeNAS 层，然后分析整个存储，发现就一个900多GB的大文件，文件名： iscsidata。通过UFS2文件系统的二进制结构，定位到 iscsidata 文件的Inode数据，发现此文件被重建过，inode指针指向的数据量很少。FreeNAS层无法解决，就无法进入到下一步的 VMFS层分析。
收集UFS2文件系统的重要结构：
块大小：16KB
Segment 大小：2KB
柱面组大小：188176 KB
UFS2一个数据指针占 8字节，一个块可存储 2048个数据指针。那么一个二级指针块则可存储：2048204816KB= 64GB 数据。一个三级指针块则可存储 64GB*2048= 128TB 数据。如果能找到 iscsidata 文件的三级指针块就能解决 FreeNAS层问题。但iscsidata文件重建过，过程和大小都和原始的一样，估计有部分指针块已被覆盖。原始 iscsidata 文件的 inode和新建的 iscsidata 文件的 inode 就在一个位置，尝试进行搜索，无其它有用的inode出现。只得现场写程序收集有用的指针块：
图一：（图片来源于北亚数据恢复）

由于iscsidata文件是使用稀疏模式，收集条件只能放宽，收集到了大量三级指针块和二级指针块。对收集到的所有三级指针块进行分析，都是无效的，无iscsidata文件使用的三级指针块，估计在新建iscsidata文件时被新的覆盖（新的iscsidata文件在挂载到ESXi5.0后有个VMFS格式化过程，而 ESXi5.0 使用GPT分区，GPT分区会在磁盘最后写入冗余的GPT头和分区表信息数据，这样会使用iscsidata文件的三级指针块）。
现只能分析收集到的二级指针块，对有大量的二级指针块的指向数据进行DUMP，然后再从磁盘中的数据定位到二级指针。这样得到大量DUMP的数据。
开始分析 VMFS 层：
重格式化过VMFS，和原始UFS2的指针已丢失，造成VMFS元文件已基本上不可用，无重要的参考信息，所幸虚拟机都无快照，仍可恢复。通过单台虚拟机层(windows(NTFS)和 FreeBSD(UFS2)系统的文件系统结构)，向上定位到VMFS层，在通过VMFS层定位到DUMP出的单个64GB 文件，通过多次组合，最终这三台重要的虚拟机的虚拟磁盘都已完全恢复。将恢复出的网页数据和数据库数据上传到一新构建的系统中，拉起应用，数据完全无问题。
图二：（图片来源于北亚数据恢复）

【恢复结果】

耗时3天，最终数据恢复成功。