W jaki sposób Data Scrubbing chroni przed uszkodzeniem danych? Scrubbing danych, to proces sprawdzania woluminów i naprawa wykrytych niespójności.

W miarę upływu czasu i przetwarzania informacji na dyskach, niektóre dane mogą ulegać powolnej degradacji, która stopniowo pogarsza ich integralność. Co gorsza, zjawiska te występują bez żadnego ostrzeżenia ani wcześniejszego sygnału. Bardzo łatwo  zauważyć  taką dezintegrację na podstawie przechowywanych zdjęć. Często ważne dla użytkownika obrazy stają się poszatkowane, zupełnie nie do odczytu.. W niektórych przypadkach może to oznaczać prawdziwe problemy zwłaszcza, jeśli zdjęcie dotyczy np. informatyki śledczej.

Zanim przejdziemy do szczegółów Scrubbingu danych, najpierw opiszemy jak działają podstawowe macierze RAID.

RAID to (Redundant Array of Independent Disks) oznacza nadmiarową macierz niezależnych dysków. Najprościej rzecz ujmując, łączy wiele dysków w jedną jednostkę pamięci, zapewniając przy okazji odporność na awarie i nadmiarowość danych. W tym artykule krótko opiszemy poziom RAID 5., aby lepiej zrozumieć pojęcie Scrubbingu.

RAID 5 - Wymaga co najmniej trzech dysków i wykorzystuje paskowanie (dzielenie) danych użytkownika oraz danych parzystości na poziomie bloku. Na przykład podczas zapisywania bloku danych sekwencyjnych do macierzy RAID 5 zapisze go kolejno w A1, A2, A3, B1, B2, B3. Podobnie odczytuje dane w tej samej kolejności. Pa, Pb i Pc są to bloki parzystości rozmieszczone na wszystkich dyskach macierzy. Podczas zapisywania A1, A2 i A3, RAID 5 użyje następującego XOR do obliczenia Pa i zapisania go w odpowiednim bloku.

Pa = A1 (XOR) A2 (XOR) A3 (funkcja 1)

Jeśli jeden z dysków ulegnie awarii, RAID 5 naprawi brakujące dane za pomocą Pa i zawartości pozostałych dwóch dysków. Przypuśćmy, że dysk zawierający uszkodzenie w pasku A2 może wykonać następujące obliczenie XOR, aby go zrekonstruować:

A2 = A1 (XOR) A3 (XOR) Pa (funkcja 2)

Odzyskane treści nazywamy redundantną kopią. W ten sposób RAID 5 osiąga nadmiarowość, chroniąc dane przed awarią dysku.

Scrubbing RAID

Teraz, gdy już mamy podstawowe informacje na temat funkcjonowania RAID 5, możemy omówić  problem spójności danych. Jak już wiadomo -  informacje o parzystości w każdym napędzie powinny spełniać (funkcję 1) jak poyżej. Jeżeli ten warunek zachodzi, możemy śmiało powiedzieć, że dane w tablicy są spójne. Jeżeli np. awarii uległby pojedynczy dysk, za pomocą funkcji 2 można obliczyć nadmiarową kopię i odpowiednio odzyskać zawartość. Jeśli obliczenie funkcji 1 okaże się błędne, to pojawi się problem niespójności danych, ponieważ zrekonstruowane dane będą nieprawidłowe.

Odzyskanie błędnych danych jest równoważne  z brakiem ich odzyskania, wówczas problem robi się  poważny. Dlatego tak ważne jest zachowanie spójności danych w macierzach RAID. Scrubbing RAID skanuje całą zawartość tablicy, upewniając się, że wszystkie paski parzystości spełniają funkcję 1. Jeśli nie spełni ona funkcji XOR, zostanie ponownie obliczona, aż wszystkie wartości będą spójne.

Niestety nawet przy regularnym Scrubbingu RAID, nasze dane nie są w 100% bezpieczne. Czemu?

Nigdy nie mamy pewności, że dane przechowywane na dyskach będą zawsze odwzorowaniem oryginalnych. Niektóre uszkodzenia danych mogą wystąpić podczas procesu zapisu i  pozostają niezauważone i nie zgłoszone systemowo przez długi czas. Tego rodzaju uszkodzenia plików mogą być powodowane przez: błędy sprzętowe, zakłócenia elektromagnetyczne i wiele innych czynników.

W nowoczesnych, często bardzo rozbudowanych i pojemnych systemach dyskowych występuje coraz częściej niedostateczna ochrona przed drobnymi przekłamaniami, które przechodzą niezauważone w typowych systemach plików, takich jak Ext2/Ext3, XFS, JFS, UFS, ReiserFS czy NTFS. Wiele z tych błędów powstaje przy normalnej niezakłóconej pracy i są one korygowane przez oprogramowanie pracujące wewnątrz samego napędu. Nie są więc widoczne dla zewnętrznych kontrolerów dyskowych. Niewielka część tych błędów przechodzi niezauważona - oprogramowanie w napędzie dyskowym ich nie koryguje.

Najgorszym typem błędów są te, które nie zostały wykryte przez firmware dysku ani przez kontroler dyskowy, ani przez system plików w systemie operacyjnym. Czasem nazywa się te błędy cichym zabójcą danych, który uszkadza dane niezauważalnie, ale skutecznie.