Аппаратный отказ накопителя на жестких дисках

Такой отказ проявляется в случайных сбоях чтения/записи. Диск не всегда реагирует на запросы и иногда замирает.

Вероятно, мог выйти из строя контроллер жесткого диска. Узнать это можно, поставив его на продолжительное тестирование. Если подозрения оправдались, и контроллер не проходит какие-то тесты, то можно попробовать его заменить. Отдельно найти контроллер очень проблематично, однако иногда попадаются диски с испорченной поверхностью, но с работоспособным контроллером. Главное - купить диск такой же модели, так как далеко не все контроллеры дисков одной серии, но разного объема подходят друг к другу. Если стоимость вашей информации оправдывает покупку диска, то вам предстоит сложная операция замены контроллера. Аккуратно снимите старый контроллер и замените его новым.

Master Boot Record

Сначала надо определить, какой механизм использует загрузчик, и в зависимости от этого принимать решение. Тот загрузчик, который оформляет себя в таблице разделов, ведет себя наиболее корректно, хотя и занимает одно из четырех полей в этой таблице. Так, например, поступает загрузчик от OS/2. После его установки можно использовать еще три основных (primary) раздела, включая расширенный (extended). Удалить загрузчик такого типа очень просто. Достаточно зайти в fdisk и выбрать удаление раздела этого загрузчика. После этого необходимо определить активный раздел. Кстати, можно ограничиться только последним действием, а раздел загрузчика оставить до лучших времен. Включить его можно будет простым назначением на роль активного.

Загрузчики другого типа встраиваются в MBR, тем самым, перехватывая процесс загрузки на самой ранней стадии. Они позволяют использовать все четыре элемента таблицы разделов, но имеют одну неприятную особенность - специфическое расположение на диске. Обычно они встраиваются в неиспользуемые сектора между системными данными загрузки или напрямую в MBR, так что при выполнении некоторых незатейливых операций можно полностью уничтожить такой загрузчик. Так как старт загрузчик получает в MBR, то его можно легко уничтожить запуском программы fdisk с ключом /mbr. Эта функция прописывает в MBR стандартный загрузчик и действует на основной диск, подключенный как Master. В седьмой версии DOS есть ключ /cmbr, в котором в качестве параметра указывается номер диска.

Кроме того, существуют версии загрузчиков, встраиваемых в boot-сектор диска. Естественно, что получить управление они могут только в том случае, если раздел, на котором они находятся, является активным. Уничтожаются обычно при переписывании boot-сектора программами, осуществляющими перенос системных файлов.

Низкоуровневое форматирование

Необходимо понимать, что подразумевается под низкоуровневым форматированием. Если высокоуровневое форматирование занимается созданием разделов и файловых структур, то низкоуровневое форматирование означает базовую разметку поверхностей дисков. В давние времена, когда жесткие диски поставлялись с чистыми поверхностями, такое форматирование создавало только информационные сектора. Современные винчестеры кроме разметки информационных секторов имеют также сервоинформацию, запись которой может быть выполнена только на технологическом стенде. Если для SCSI-моделей жестких дисков эта разметка является более-менее стандартной, то для каждой модели имеется специальная программа, которая использует те или иные функции контроллера.

Полное низкоуровневое форматирование, предлагаемое BIOS или другой программой, не предназначенной для данной конкретной модели, может привести к полной неработоспособности устройства из-за несовпадения служебных команд.

Случай, когда после низкоуровневого форматирования пропадают Bad-Block'и, решается логической заменой физически неисправного сектора физически исправным из резервной области - такая процедура называется ре-маппингом (remapping). Этот процесс может быть произведен диском как автоматически, так и при помощи специальных программ для диагностики (например, HDDSpeed версии 2.1).

№2. Влияние различных факторов на работу компьютера и меры профилактики.

Циклы включения и выключения

Включение и выключение компьютера и его периферийных устройств осуществляется исходя из следующих соображений. Для процессора и накопителей на твердых магнитных дисках очень опасны любые перепады напряжения, поэтому системный блок запускается (включается в сеть) в последнюю очередь, а отключается первым.

Для включения компьютера и периферийных устройств требуется включить кнопки включения питания, чаще всего расположенные на передней части системного блока или корпуса периферийного устройства.

Монитор некоторое время нагревается и одновременно в верхней части его появляются различные цифры и символы. Это BIOS осуществляет тестирование (проверку исправности и работоспособности) компьютера и его периферийных устройств.

Если экран ничего не показывает в течение минуты, то следует повторить процесс включения еще раз, проверить, правильно ли соединена аппаратура соответствующими проводами и кабелями.

Большинство компьютеров имеет встроенный вентилятор блока питания, который издает шум. Этот звук свидетельствует о том, что питание в системный блок поступает и весь блок находится под напряжением. При отсутствии у компьютера «признаков жизни», а также при выдаче на экран сообщений об ошибках (ERROR) при прохождении тестов следует выключить питание и обратиться к специалисту.

После прохождения тестовых проверок компьютер начинает загружать операционную систему.

№1. Система хранения информации на дисках.

Часто сбои программного обеспечения, ошибки производителей аппаратного обеспечения, вирусы или просто некорректные действия приводят к частичной или полной потере данных - важных и не очень. Обращаться с вопросами о том, как восстановить данные, в магазин, где вы купили компьютер, обычно бесполезно, а поиск технических специалистов требует времени. Естественно, самые сложные ситуации требуют подробного профессионального анализа, можно также обратится в специализированную фирму, но это будет стоить немалых денег и времени. Хотя существует вероятность, что у вас в компьютере произошла стандартная ошибка, с исправлением которой при некоторых навыках можно справиться самостоятельно, в короткое время и без финансовых затрат.

Структура жесткого диска

В диске, предназначенном для хранения информации, применяются магнитные материалы. Компьютерные данные хранятся в отдельных намагниченных областях жесткого диска. Каждая такая область называется сектором. В каждом секторе содержится определенное количество байт. Секторы, как правило, объединяются в группы, называемые кластерами. Секторы и кластеры образуют дорожки. Общее представление о диске:

Размещение данных на диске

Также важным обстоятельством является способ, которым персональный компьютер оберегает эти дорожки от изменений. Это обеспечивается применением дорожек каталогов, содержащих информацию о каждом файле - его размере, месте расположения и т.п.

Байты, из которых состоит файл, не обязательно находятся в смежных секторах. Они могут находиться в любом месте жесткого диска. Поэтому в них должна храниться информация о расположении следующего сектора.

Разбрасывать данные, содержащиеся в файле, по произвольно расположенным местам на жестком диске неэффективно. Результатом такого расположения будет замедление работы. Поэтому имеет смысл время от времени дефрагментировать диск, применяя утилиты дефрагментации. При дефрагментации все данные, принадлежащие одному файлу, объединяются в одной непрерывной области данных.

Интересный аспект хранения файлов на жестком диске: когда файл на жестком диске удаляется, данные, хранившиеся в этом файле, остаются на диске, но вся информация о нем удаляется из каталога. Теперь секторы, в которых хранился файл, становятся доступными для использования, поскольку воспринимаются системой как свободные. Новые данные записываются поверх старых, но отдельная процедура удаления данных не выполняется.

Итак, у нас есть секторы, содержащие все данные определенного "удаленного" файла, но информация в дорожке каталога о нем отсутствует.

Специальные утилиты, например Norton UnЕrase, могут обнаружить секторы, принадлежащие удаленным файлам и отобразить их содержимое на экране - и даже превращать их в файлы, которые могут использовать соответствующие приложения. Это относится как к файлам, хранящимся на жестких дисках, так и к файлам на дискетах.

Даже если некоторые из секторов удаленного файла заполнены данными из других, записанных поверх него файлов, все еще возможно просмотреть остаток файла при помощи утилиты восстановления. Она отыщет удаленные файлы, оставшиеся на жестком диске, а затем определит местонахождение всех существующих секторов, содержащих данные из этого файла. Вы сможете просмотреть всю доступную информацию, а затем сохранить ее в новом файле.

Если вы редко работаете на компьютере и не создаете новые файлы больших размеров, то остатки удаленных файлов (или значительные их части) могут оставаться на диске в течение длительного периода времени. Но даже при интенсивной ежедневной работе на ПК, учитывая, что емкость современных винчестеров огромна, некоторые файлы и их части могут уцелеть.

Восстановление данных

Все повреждения делятся на две категории - логические и физические. Статистика говорит о том, что физические причины потери данных (отказ Аппаратуры, стихийные бедствия и т.д.) составляют 45 % от общего числа, а остальные 55 % - результат разрушительной деятельности программ и вирусов или ошибки пользователей (35 %). И если с физическими повреждениями все более или менее понятно (либо работает, либо не работает), то повреждений логических структур файловой системы существует достаточно много, и чем совершеннее файловая система, тем сложнее решать ее проблемы вручную. Мы не будем касаться высокопроизводительных систем HPFS и NTFS (принципы их работы - тема для отдельного разговора), а остановимся на стандартной системе - FAT. Разновидностей FAT несколько, но их объединяет одно - линейная структура организации дискового пространства. Естественно, повреждение каждого элемента этой структуры влечет за собой те или иные последствия. Особенности повреждений FAT мы обсудим позже, а пока разберемся с процессом загрузки.

Главная загрузочная запись (MBR, Master Boot Record) является первым сектором жесткого диска и представляет собой программу, которая управляет дальнейшей загрузкой операционной системы после передачи ей управления, от BIOS. Соответственно, если сама программа отсутствует, то и загрузка системы производиться не будет. К счастью, эта программа в большинстве случаев стандартна, поэтому восстановить ее не составляет труда, если не использовалась какая-то специфическая программа загрузки или защиты диска. В конце этого сектора расположена таблица разделов жесткого диска. В этой таблице находятся сведения о размерах, местоположении и назначении разделов. По стандарту их не более четырех. Соответственно, потеря данных в этом месте грозит потерей местоположения и размерности разделов, а восстановление возможно ручным или программным поиском начальных структур разделов.

Итак, после того как программа MBR считала необходимые сведения, управление передается программе, записанной в первом секторе активного раздела (Boot-record). Кстати, на дискетах Boot-record располагается первым (MBR на дискетах отсутствует) и также содержит программу, собственно загружающую систему. На дискете эта область, а также системные фалы прописываются системной командой sys.

Файловая система FAT состоит из следующих элементов: Boot-Sector, зарезервированные сектора, две копии таблицы FAT, расположенные одна за другой, корневой каталог и область данных. Повреждение таблиц FAT имеет самые печальные последствия, т.к. именно они и являются теми жизненно важными схемами расположения файлов. Повреждение одной из этих таблиц не фатально, т.к. обычно дублирующиеся данные можно взять из резервной таблицы, а если повреждены обе, то вся область данных является морем информации без каких-либо указателей. Единственное, что может спасти в восстановлении структур данных - сохраненные копии FAT специальными программами-реаниматорами.

Корневой каталог является основным и содержит все ссылки на каталоги следующего уровня, а также на файлы, находящиеся в нем. Его повреждение сопровождается появлением странных директорий и файлов. Вероятность восстановления искаженных данных в нем велика, однако логическая структура директорий, а также многие файлы могут быть потеряны безвозвратно.

Далее расположена область данных, в которой, кроме данных, находятся каталоги следующего уровня. Их повреждения локальны и при желании легко излечиваются стандартными средствами WINDOWS или Norton Disk Doctor из пакета Norton Utilities.

Возможны ситуации, когда, удалив файл, в корзине вы его не обнаруживаете. Скорее всего, он оказался слишком большим и просто туда не поместился, или, возможно, включена функция прямого стирания. В любом случае, как только вы заметили, что удалили нужный файл, надо сразу остановить работу всех программ. А если никакие запущенные процессы не проявляют активности, то, при возможности, лучше сразу нажать два раза Ctrl-Alt-Del и перезагрузить систему. Объяснения такой жесткой реакции кроются в механизме удаления файлов. Вы не замечали, что удаляются файлы намного быстрее, чем записываются? Дело в том, что при записи файла в таблице размещения производится поиск свободных элементов (кластеров), и согласно им файл располагается на диске, а указатель на первый используемый элемент таблицы находится в записи, определяющей файл в директории. Запись о файле содержит не только его имя и атрибуты, но и данные о стартовом секторе на диске, принадлежащем ему. Удаление файла происходит следующим образом - освобождается цепочка в таблице размещения файлов, а вместо первой буквы имени файла ставится специальный знак, говорящий о том, что элемент свободен.

Фактически, сами данные не удаляются. Для восстановления файла необходимо всего лишь указать первую букву и восстановить последовательность цепочки таблицы размещения файлов. Если диск фрагментирован, то сделать это гораздо сложнее, т.к. части файла окажутся разбросанными по диску, а собирать их - занятие трудоемкое. Соответственно, после того, как цепочка FAT освобождается, ее элементы становятся доступными, и на ее место можно записать другие файлы. Вот почему вероятность восстановления удаленных файлов со временем уменьшается. Для многозадачных операционных систем, тем более для системы Windows, это особенно актуально, т.к. многие операции записи производятся в отложенном режиме, и к тому же большинство пользователей используют файл подкачки (swap-file) динамического размера. Это вдвойне неэффективно: во-первых, из-за постоянного изменения объема файла подкачки он все больше фрагментируется, т.е. при доступе к нему считывающей головке приходится совершать лишние перемещения, что в свою очередь сказывается на производительности. А во-вторых, его увеличение сопровождайся захватом свободных элементов в FAT, а ведь именно они могут оказаться теми участками удаленных файлов, которые еще можно было восстановить. Кстати, программ восстановления, использующих вышеописанный метод, очень много, а некоторые из них даже поставляются вместе с операционными системами.

Таким образом, любой, кто захочет восстановить данные, которые вы удалили, имеет шанс это сделать. Как это предотвратить? Следует использовать специальные программы, которые удаляют не только заголовок файла, но и стирают все данные в использованных секторах. Информацию, стертую таким образом, восстановить уже невозможно. Из пакета нортоновских утилит этим занимается программа WipeInfo.

№2. Причины сохранения удаленных файлов на дисках.

Рассмотрим возможность восстановления данных при физическом повреждении носителя. Во времена MS-DOS были дискеты малой емкости, и очень часто использовались программы "SOO.com" или "PU-1700". Основным назначением этих программ было форматирование дискет с нестандартными параметрами, вследствие чего увеличивалась их полезная емкость. Для чтения таких дискет чаще всего был нужен специальный драйвер, но некоторые программы делали DOS-совместимые дискеты повышенной емкости.

Есть также множество программ-реаниматоров, каждая из которых своим способом пытается устранить физические повреждения на дискете. Некоторые из них даже содержатся в нортоновских утилитах. Конечно, представляется весьма сомнительным тот факт, что программным путем можно убрать дефект поверхности, но чаще всего такие программы справляются с этой задачей вполне прилично. Недостаток этого метода в том, что после использования такой программы шанс потерять данные на этой дискете намного возрастает.

В самом крайнем случае, для восстановления данных с дискеты вам потребуется нож и мягкая салфетка. С их помощью можно с 50 %-й вероятностью гарантировать успех в борьбе за жизнь нулевой дорожки дискеты. Решение простое. Так как нулевая дорожка находится только на одной стороне диска, то его нужно просто перевернуть. После этого другая, возможно неиспорченная поверхность окажется на месте нулевой дорожки. Тогда можно будет выполнить команду быстрого форматирования дискеты, а затем в очередной раз попробовать восстановить ее содержимое. Если и это не поможет - можете эту дискету выбросить.

Поврежденные сектора на жестком диске

Можно ли их восстановить? И да, и нет. Все зависит от того, насколько умен контроллер вашего жесткого диска. В современных жестких дисках на рабочей поверхности располагаются не только данные, но и дополнительные резервные области (обычно в конце диска). Используются они внутренней логикой контроллера и служат для того, чтобы при нестабильном чтении сектора диска логически переместить его в эту область. Для конечного пользователя, как и для операционной системы, эта процедура "прозрачна", а единственный способ узнать о перемещении сектора в резервную область - измерить скорость чтения с этого сектора. Если она ниже скорости чтения всех остальных секторов в той же области, то, скорее всего, сектор передислоцирован в резервную область. Также это можно узнать, опросив контроллер диска, но детальный отчет по перемещенным секторам дают далеко не все диски. Даже "умные" контроллеры иногда пропускают потенциально неработоспособные сектора диска, что обнаруживается уже в самый последний момент - когда головка не может прочитать участок. Как правило, при наличии свободных элементов в резервной области, плохой сектор можно логически заменить хорошим из этой резервной области, что для старых жестких дисков, в которых эта область отсутствует, невозможно. В итоге приходим к тому, что для современных дисков плохим показателям является высокая скорость заполнения резервной области, а для старых дисков - само наличие плохих секторов или провалы в графиках чтения или записи с пластин. В этом случае следует подумать о замене диска. Кроме физических причин появления плохих секторов, может произойти логическая путаница в контроллере. При форматировании в одном режиме (например. Large), а использовании - в другом (например, LBA) ответ контроллера на обращение к несуществующим головкам или цилиндрам может интерпретироваться как обращение к плохим секторам, вследствие чего диск наполнится блоками, повреждения которых носят логический характер. Чтобы решить эту проблему, нужно форматировать и эксплуатировать диск в одном и том же режиме.

Даже если сектор физически поврежден, шансы на его восстановление все-таки имеются. Программы, выполняющие эти функции, делятся на две категории: те, которые работают напрямую с контроллером диска, и те, которые оперируют элементами файловой системы. Первые при восстановлении пробуют переместить плохой сектор в резервную область (если функция поддерживается контроллером), переписав туда все, что можно прочитать. А программы, работающие не с секторами, а с логическими элементами конкретной файловой системы, используют другие механизмы. Дело в том, что если минимальным элементом работы контроллера является сектор (обычно 512 байт), то минимальным элементом файловой системы является блок (или кластер), размер которого: в системе FAT32 или РАТ16 колеблется от 2 Кбайт (4 сектора) до 32 Кбайт (64 , сектора). Наиболее высока вероятность восстановления в том случае, когда "битый" сектор пришелся на последний используемый файлом кластер. Тогда может случиться, что неисправная поверхность диска не будет физически содержать данные файла, хотя логически это будет так. В этом случае вероятность восстановления испорченных файлов программами типа NDD равна 100 %?. Иногда контрольная сумма сектора считывается неверно, а основные данные в порядке. Такие данные тоже восстановимы с вероятностью 100 %, но такие сбои случаются редко. К восстановленным данным следует относиться с особой осторожностью, особенно если это исполняемые файлы.

Существует также возможность утраты информации при работе с RAID-контроллерами. Практически это тот же контроллер с улучшенной надежностью физических компонентов и контролем передачи данных. Технологии, применяемые в RAID-массивах, позволяют добиваться большей скорости работы дисковых накопителей, но не способны противостоять деструктивным функциям на уровне логики файловой системы, т.е. вирусам, ошибкам в системных программах и т.д. Представьте, что программа случайно уничтожает таблицу FAT. Она полагает, что работает с одним накопителем и посылает команду на запись контроллеру, а контроллер тем временем распределяет эту команду всем накопителям в массиве, так что все таблицы FAT будут разрушены. RAID - скорее, защита физической надежности накопителей.

№3. Утилиты для восстановления диска и данных.

Рассмотрим несколько наиболее распространенных программ для восстановления данных после сбоя, которые в настоящее время существуют на рынке программных продуктов.

First Aid 98 Deluxe

Утилита First Aid 98 Deluxe имеет хороший и доступный интерфейс. Управление в ней устроено точно так же, как в браузере. При проверке системы она четко и ясно описывает возникшие проблемы и соответствующие решения. Собственно средства восстановления - это всего лишь стандартные программы дефрагментации и проверки диска из Windows 95/98, но интерфейс помогает использовать их более эффективно. При покупке программы вы получаете право в течение года бесплатно обновлять ее по каналам Internet через службу Oil Change.

Norton CrashGuard Deluxe

Опытные пользователи будут в восхищении от Norton CrashGuard Delux. Три аварийные дискеты этого пакета способны, по утверждению разработчиков, справиться с любой сложной ситуацией. Но вполне вероятно, что человек менее продвинутый придет в ужас от обилия возможностей. При инсталляции CrashGuard на машину устанавливаются программы-агенты, которые в фоновом режиме следят за заполнением дисков, выявляют потенциальные зависания и проявления вирусов. В меню завершения работы программ встраивается специальная утилита, позволяющая перезапустить зависшую программу и сохранить данные, которые иначе были бы потеряны. Наконец, журнал ошибок, произошедших в течение последней недели, поможет вам понять, какие программы вызывают сбои.

Nuts & Bolts

В пакете Nuts & Bolts есть хорошая программа восстановления после сбоев и утилита-мастер, которая дает пояснения, позволяет настроить параметры аварийной дискеты и вернуть систему в исходное состояние после неудачного восстановления. Пакет содержит множество других полезных инструментов, в основном имеющих отношение к очистке диска: TrashGuard следит за удалением файлов, Shortcut Wizard находит и удаляет (либо исправляет) ярлыки, указывающие на несуществующие файлы, a Cleanup Wizard удаляет с диска редко используемые файлы. К сожалению, каждую из этих программ нужно запускать отдельно.

Профилактика жесткого диска и восстановление данных