我們要用到以下工具
工具
功能
示例
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man1/bc.1p.html">bc</a>
電腦
<code>echo 'ibase=2^3;i=0107000;ibase=2^3+2;i/512' | bc -l</code>
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man1/dd.1.html">dd</a>
檢查或者拷貝磁盤/分區的内容，可以是幾個扇區，也可以是幾個位元組
<code>dd if=/dev/sdb bs=1 count=64 skip=64 2>/dev/null | od -v -tx1</code>
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man1/grep.1.html">grep</a>
搜尋制定字元串
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man1/od.1.html">od</a>
把二進制内容以ascii或者16進制顯示出來，搭配dd使用可以代替二進制編輯器
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man1/strace.1.html">strace</a>
追蹤應用的執行路徑和對資料處理的流程
<code>strace ps</code>
obtaining data/擷取資料
crubbing data/清洗資料
exploring data/探索資料
modeling data/模組化資料
interpreting data/解釋資料
name
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man2/open.2.html">open</a>
打開一個檔案，傳回一個檔案描述符供後續讀寫操作使用
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man2/dup2.2.html">dup/dup2</a>
複制檔案描述符
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man2/lseek.2.html">lseek</a>
将讀寫指針移動到指定位置，後續操作從此指定位置讀寫
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man2/close.2.html">close</a>
關閉檔案描述符
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/man2/read.2.html">read</a>
讀操作
我們以大家都熟悉的磁盤作為儲存設備的例子。
具體看看分區的資料結構。以fdisk為例，分區的資料結構定義為
我們看看具體分區的例子，驗證一下資料結構
分區使得磁盤上的扇區有了差别。第一個扇區（其實其編号是0），因分區資料記錄其上而扮演特殊角色。明顯，對系統而言，管理和操作分區實際上就是讀寫第一扇區上的對應記錄而已。
系統在磁盤上建立的各個分層結構，都有類似分區結構的資料結構。以lvm結構為例，我們可以把磁盤記錄和lvm工具報告的資料做一對比。lvm資料的從第2個扇區開始，卷組資料在第8個扇區中，可以用dd指令提取相關扇區來驗證lvm的資料結構。
下面是一份完整的lvm中繼資料資訊，有興趣者可以逐一清點各個對象。
系統把磁盤的扇區分成兩種來支援分區：第一扇區和所有其他非第一扇區。并且在第一個扇區上記錄分區資訊，即中繼資料。而其他非第一扇區則供分區層使用，從磁盤的視角看，其他非第一扇區則是資料部分。我們逐層考察下磁盤、分區和lvm結構
系統啟動時，會逐層讀取各層中繼資料，建立各層資料結構。如果某一層中繼資料損壞或者丢失，那麼系統就沒有辦法完成建立各層資料結構的任務。這種情況下，從客戶角度看，很可能就是資料損壞了。比如，如果你把第一個扇區用\0覆寫一遍，那麼系統就識别不到分區内容了。當然這種情況下分區層以上的内容，比如實體卷資訊，系統也無法處理了。是以，對于資料恢複任務而言，如果中繼資料損壞，則修複中繼資料總是必須的，而且往往是第一步。
當然，如果資料損壞了，即使中繼資料完好無缺，那麼資料也是損壞了。比如，你誤删了一個檔案，那麼，分區結構再完好對于檔案被删也于事無補。
基于以上分析，我們可以把資料損壞簡單分三類類：中繼資料損壞、資料損壞或者前面兩種損壞類型的混合型損壞。
如果有資料損壞，那麼除非有日志、備份，或者資料本身有邏輯可供使用，否則資料是不能恢複了。比如，通常的檔案删除操作，系統隻是解除了檔案名稱和檔案内容相關間的聯系而已。檔案本身的内容還是記錄再磁盤上。這種情況下，隻要重建檔案名稱和檔案内容間的聯系即可恢複檔案。
相對而言，簡單情形的是中繼資料損壞。如果隻是中繼資料損壞，而且我們知道正确的中繼資料。因為中繼資料操作，不會觸及資料部分，是以，我們隻要重建中繼資料部分即可恢複資料。如果涉及到多層，則逐層恢複即可。以分區丢失為例。
比如我們有一塊資料盤，整盤我們隻是用fdisk分了一個區，現在分區丢失了。這種情形下，隻要用fdsik，按照預設情形，重新分區就能恢複分區。
就這種情形，我們給出一個可用的分析流程。
客戶回報
降配重新開機後，系統無法啟動
分區資料如下
首先确定分區上是否有資料，通過檢視一些扇區，我們就會有很大的機率确認這一點。當然也可以逐扇區确認。
逐扇區确認，可以用如下指令辦理。假設磁盤是/dev/vdb。
當然，也可以通過抽樣檢查來确認。這種方法通常是檢查磁盤分區的前面一部分扇區。比如，下面的例子，通過檢查前面幾十個扇區，我們可以确認磁盤上确有資料。
分區還在，但是lvm結構丢失，經檢查，由lvm工具鍊維護的備份資料/etc/lvm/backup/vg_xxxxxx檔案還在。是以，這種情形下，按照我們的恢複流程，隻要在分區之上，嘗試重建lvm和檔案系統，應該就可以解決問題。
看樣子，分區的資料有些地方出錯了。根據上面指令報錯的資訊，對比lvm的備份資料和分區資料，很快我們就發現了問題。現有分區記錄的其擁有的扇區數目，少于其上lvm卷組記錄的扇區數量。
因為種種原因，我們不能确認分區資訊和lvm備份資料為何不一緻。但是，我們可以進一步從磁盤上提取、分析資料。因為有關分區的中繼資料在（分區在），是以我們進一步檢查磁盤上還有沒有有關lvm的中繼資料？這隻要使用下面的指令行
結果及其結果分析如下
是以，磁盤上還有有關lvm的中繼資料，但是為什麼系統沒有憑借這些資料建構出lvm結構呢？我們建立一個測試環境，用strace追蹤下系統處理lvm實體卷中繼資料的執行路徑。如下指令即可
當然，更好的辦法是把strace記錄放置到檔案中，以備仔細檢查
我們組合使用strace和grep指令來确認系統預設的lvm實體卷位置。如果你沒有耐心分析下面的資料，請跳過直接看後面的截圖
資料清洗結果如下。如果沒有耐心分析，請跳過直接看下面的分析截圖
很明顯，系統預期lvm中繼資料是在分區的第8個扇區，但是在需要做資料恢複的磁盤上，lvm的中繼資料卻是在第71個扇區，而分區的起始扇區是2048，是以，lvm資料根本不在分區内。這就是為什麼磁盤上還有lvm中繼資料，系統卻沒有識别出來lvm的原因。
既然系統是因為有關lvm的中繼資料所在扇區不對而導緻系統無法識别lvm結構，設想通過重新分區，我們把有關lvm中繼資料調整到分區的第8個扇區。稍加計算，就會發現，隻要把分區的起始扇區從第2048個扇區調整到第63個扇區即可。不僅如此，通過調整分區大小，我們同樣也解決了磁盤分區扇區數不足的問題
調整過程是先删掉扇區，而後再建立之。而結果正如我們所預期的，分區調整完成，客戶的資料立刻恢複了。實體卷、卷組、邏輯卷、檔案系統以及資料，都完好無損。
除了易學、簡單、快捷、高效，中繼資料修複方案還有一個優點，就是可以確定不會破壞資料。這可能是這個方案的最大亮點。
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<a href="https://zh.wikipedia.org/wiki/shred_">shred (unix)</a>
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<a href="https://zh.wikipedia.org/wiki/%e7%a1%ac%e7%9b%98%e5%88%86%e5%8c%ba">硬碟分區</a>
<a href="https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/6/html/logical_volume_manager_administration/index.html">rhel 6 logical volume manager administration</a>
<a href="https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-linux-filesystem/index.html">linux 檔案系統剖析</a>
<a href="http://man7.org/linux/man-pages/">linux man pages online</a>
<a href="https://zh.wikipedia.org/wiki/%e5%85%83%e6%95%b0%e6%8d%ae">中繼資料</a>
<a href="https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-fsmeta/index.html">linux檔案系統中中繼資料的加鎖機制與組織方式</a>