硬盤內(nèi)部的秘密
2020-07-21 19:33:36
供稿：網(wǎng)友
作為存儲(chǔ)部件，硬盤在整個(gè)電腦中的重要性是顯而易見的。價(jià)格并不昂貴，但是從某種意義來說，蘊(yùn)含其中的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了硬盤本身的價(jià)值。對(duì)于喜歡升級(jí)的朋友，硬盤保留的時(shí)間也往往是最長(zhǎng)的。然而，硬盤也幾乎是最嬌氣的配件了，處理器的損壞帶來的經(jīng)濟(jì)損失還能夠接受；可是數(shù)據(jù)的丟失就讓人痛苦異常了。那么，大家對(duì)硬盤了解多少呢？小編去找了國(guó)內(nèi)的第一家硬盤維修、數(shù)據(jù)修復(fù)的金海碩公司（也是軍方的西南涉密數(shù)據(jù)恢復(fù)中心），進(jìn)行了相關(guān)咨詢。
很少有朋友見過拆開后的硬盤吧（這樣的硬盤也就報(bào)廢了）。其實(shí)硬盤拆開后的樣子有點(diǎn)像古老的唱機(jī)：電路板，盤面，磁頭。工作的時(shí)候，磁頭通過傳動(dòng)臂和傳動(dòng)軸以固定半徑掃描盤片，以次讀寫數(shù)據(jù)。其中主軸又由軸承和馬達(dá)組成。通常情況下，我們可以認(rèn)為軸承決定噪音，而馬達(dá)決定性能。
和常規(guī)想象的不同，磁頭和盤片是非接觸式的，并且距離很小（千萬分之一米）。由于這個(gè)距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大量灰塵的直徑。所以即使是一顆灰塵，也會(huì)帶來難以估量的損失。因此，無論是硬盤的裝配還是維修，都需要在無塵空間工作。同樣，習(xí)慣了DIY的朋友，即使再手癢也要忍著拆盤的念頭啊。
不僅僅是無塵，由于硬盤里面精密電路板的存在，在安裝的時(shí)候都要用有機(jī)玻璃隔離來防止靜電。最外層還要覆蓋泡沫屏蔽層，以進(jìn)一步防止靜電和控制噪聲，最后才是我們現(xiàn)在所看到的樣子。
由于硬盤本身設(shè)計(jì)制造的因素，所以也就造成了硬盤的脆弱（相對(duì)而言）。碰撞，即使是輕微的碰撞也可能造成磁頭和盤面的異常。同樣的原因，溫度異常所帶來的影響也是致命的。至于突然關(guān)機(jī)等突發(fā)事件，帶來的潛在損傷就更大了。
硬盤常見的問題并不多，最多的就是壞道。金海碩公司說他們接修的硬盤中有差不多50%都屬于這種情況。按照普通人的習(xí)慣，壞道又被分為物理壞道和邏輯壞道兩部分。前者是指因?yàn)榕鲎?、磁頭摩擦或其他原因?qū)е麓疟P盤面出現(xiàn)的物理性損壞，譬如劃傷、掉磁等。一般修復(fù)起來難度比較大。而后者包括磁道伺服信息出錯(cuò)、系統(tǒng)信息區(qū)出錯(cuò)和扇區(qū)邏輯錯(cuò)誤。具體情況如下：磁道伺服信息出錯(cuò)：是指因?yàn)槟硞€(gè)物理磁道的伺服信息受損或失效，導(dǎo)致該物理磁道無法被訪問。系統(tǒng)信息區(qū)出錯(cuò)：是指硬盤的系統(tǒng)信息區(qū)（硬盤內(nèi)部的一個(gè)系統(tǒng)保留區(qū)，里面又分成若干模塊，保存了許多硬盤出廠的參數(shù)、設(shè)置信息和內(nèi)部控制程序）在通電自檢時(shí)讀不出某些模塊的信息或者校驗(yàn)不正常，導(dǎo)致硬盤無法進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。扇區(qū)邏輯錯(cuò)誤：是指因?yàn)樾ｒ?yàn)錯(cuò)誤（ECC錯(cuò)誤和CRC錯(cuò)誤）、扇區(qū)標(biāo)志錯(cuò)誤（IDNF錯(cuò)誤）、地址信息錯(cuò)誤（AMNF錯(cuò)誤）、壞塊標(biāo)記錯(cuò)誤（BBM）等原因?qū)е略撋葏^(qū)失效。一般來說，修復(fù)硬盤的軟損壞的可能性很大，很多硬盤廠商發(fā)布的硬盤管理和維護(hù)軟件（DM）都具備修復(fù)硬盤軟損壞的能力。而像扇區(qū)邏輯錯(cuò)誤這樣的問題，即使一般的低級(jí)格式化軟件也完全可以勝任了。不過在所有的軟損壞當(dāng)中，系統(tǒng)信息區(qū)出錯(cuò)屬于比較難以修復(fù)的種類，因?yàn)榧词故峭粋€(gè)廠商同一種型號(hào)的硬盤，系統(tǒng)信息區(qū)也不一定相同；而且硬盤廠商對(duì)于自己產(chǎn)品的系統(tǒng)信息區(qū)內(nèi)容和讀取的指令代碼，一般是不公開的。因此日常送修的硬盤中，大部分也屬于這一類。
對(duì)效率源這種專業(yè)的維修廠家來說，修理軟損壞自然不在話下，就是某些硬損壞也是完全可能修復(fù)的。這里面并沒有水分，因?yàn)樵诶碚撋线@也是確實(shí)是可能的。我們的硬盤如果在質(zhì)保期內(nèi)壞了，交給廠家的話，他們同樣要對(duì)這個(gè)硬盤進(jìn)行維修。
即使是從廠家出來的全新硬盤，它們的盤片也不是一點(diǎn)瑕疵也沒有的。由于磁盤的盤片比較精密，對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境和移動(dòng)都有非常高的要求，即使是一粒灰塵、一次很輕微的碰撞，都會(huì)產(chǎn)生從幾個(gè)到數(shù)以百計(jì)的壞扇區(qū)。所以，一般地，按照現(xiàn)在硬盤120GB的容量，全新的盤片即使有幾千個(gè)壞扇區(qū)也不是不可能的。只不過硬盤廠商會(huì)使用專門的設(shè)備去掃描盤片，把那些壞的扇區(qū)和磁介質(zhì)不穩(wěn)定的扇區(qū)都記錄下來，做成一個(gè)硬盤缺陷列表，寫進(jìn)系統(tǒng)保留區(qū)，通過控制程序把這些扇區(qū)封閉起來，而硬盤的控制程序在讀取硬盤的時(shí)候是不會(huì)讀取這些區(qū)域的?，F(xiàn)今的硬盤由于功能和參數(shù)復(fù)雜，寫進(jìn)系統(tǒng)保留區(qū)的信息非常多。這樣，由于在底層控制的層面就已經(jīng)把有問題的扇區(qū)封閉掉了，所以用戶無論用什么格式化和分區(qū)軟件都不會(huì)看到這部分的信息，看起來就像真的完全沒有壞道一樣。同時(shí)，硬盤里面還有另外一種封閉區(qū)域，又稱為保留容量，它們其實(shí)是完全沒有問題的好的盤面，但是因?yàn)槟撤N原因被封閉起來了。譬如說一個(gè)硬盤是60GB，而磁碟的單碟容量為40GB，那么由兩片磁碟構(gòu)成的硬盤就必須封閉掉20GB的容量（磁碟的生產(chǎn)線都是一定的，廠商為了降低成本，都只會(huì)生產(chǎn)一種容量的磁碟，通過封閉不同容量的區(qū)域來獲得不同的實(shí)際硬盤容量）。
對(duì)于廠家和專業(yè)維修公司?？刂齐娐?、磁頭等的損壞，就是應(yīng)用最簡(jiǎn)單的替換法，換上新的零件就可以了。對(duì)于IC芯片的損壞，可以通過重寫IC芯片的信息或者干脆替換IC芯片來修理。對(duì)于磁盤盤片的問題，情況就比較復(fù)雜。首先，他們會(huì)用專門的儀器設(shè)備對(duì)硬盤的磁碟表面按照實(shí)際的物理地址重新進(jìn)行全面的掃描，檢查出所有壞的、不穩(wěn)定的扇區(qū)，形成一個(gè)新的硬盤缺陷列表，然后把它寫進(jìn)硬盤的系統(tǒng)信息區(qū)，替換掉原來舊的硬盤缺陷列表。然后調(diào)用內(nèi)部低級(jí)格式化程序，對(duì)硬盤進(jìn)行內(nèi)部格式化。程序會(huì)根據(jù)新的系統(tǒng)信息區(qū)信息，重新對(duì)所有的磁道和扇區(qū)進(jìn)行編號(hào)、清零，重寫磁道伺服信息和扇區(qū)信息。經(jīng)過這樣的處理，返修的硬盤就又可以像新的硬盤一樣了。
前段時(shí)間論壇里有帖子說是可以通過某些方式把硬盤里面的隱藏分區(qū)提取出來使用以達(dá)到增加硬盤大小的目的。這里面的被封閉區(qū)域和那些損壞的被封閉區(qū)域不一樣，它們其實(shí)是完全沒有問題的好的盤面。廠商的設(shè)備既然可以封閉新出現(xiàn)的壞扇區(qū)，當(dāng)然也可以從被封閉的完好盤面上提取出相應(yīng)的扇區(qū)容量來替代被封閉的壞扇區(qū)。現(xiàn)今的硬盤一般都有非?？捎^的保留容量，最少的也有好幾個(gè)GB，大的可以達(dá)到20～30GB甚至更多。金海碩介紹說每個(gè)廠家的硬盤保留容量比例都不一樣，不過具體大小不方便透露。對(duì)于提取隱藏分區(qū)使用，一般情況下都是可以的。對(duì)硬盤本身不會(huì)造成什么影響，但是一旦出了問題，多次返修便會(huì)造成極大了后患。
金海碩公司還介紹說，現(xiàn)在硬盤的維修項(xiàng)目中，分為單純的盤體維修和數(shù)據(jù)恢復(fù)。前者比較容易，價(jià)格上也便宜的多。由于現(xiàn)在的硬盤維修和數(shù)據(jù)恢復(fù)也分為物理方式和光電方式兩部分，前者價(jià)格便宜一些，可是消耗時(shí)間比較長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)硬盤壽命的影響比較大。如果維修費(fèi)用超過了硬盤本身價(jià)值的一半，那么還不如買個(gè)新的。數(shù)據(jù)恢復(fù)的難度就大多了，通?？梢苑譃榧冘浖謴?fù)和軟硬件結(jié)合恢復(fù)數(shù)據(jù)。前者的前提是硬盤還能夠操作；而后者則通常需要專門的設(shè)備了，由于能夠從物理壞道上面恢復(fù)數(shù)據(jù)，因此價(jià)格也相當(dāng)昂貴，有時(shí)候?yàn)榱诵迯?fù)一個(gè)硬盤的數(shù)據(jù)甚至需要從幾個(gè)全新的硬盤下拆卸部件。
目前國(guó)際的最高水平是美國(guó)的“深層信號(hào)還原”，即使是被覆蓋的數(shù)據(jù)、完全低格、全盤清零、強(qiáng)磁場(chǎng)破壞的硬盤，仍然可以恢復(fù)。。根據(jù)目前的資料，大概可以觀察到4～5層，也就是說，即使一個(gè)數(shù)據(jù)被不同的其他數(shù)據(jù)重復(fù)覆蓋4次，仍然有被“深層信號(hào)還原”設(shè)備讀出來的可能性。當(dāng)然，這樣的操作成本無疑是非常高的，也只能用在國(guó)家安全級(jí)別的用途上，目前世界范圍內(nèi)也沒有幾個(gè)國(guó)家可以擁有這樣的技術(shù)，只有極少數(shù)規(guī)模龐大的計(jì)算機(jī)公司和不計(jì)成本的政府機(jī)關(guān)能擁有這樣級(jí)別的數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備，而且主要都是由美國(guó)人掌握，其價(jià)格已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是普通人可以負(fù)擔(dān)的了。對(duì)于西南地區(qū)頂尖技術(shù)的金海碩公司，他們能夠做到的也就是對(duì)低格后未被覆蓋的數(shù)據(jù)恢復(fù)。不過對(duì)于一般的朋友來說，這樣已經(jīng)夠了，不是么？
