数据安全科普: 哪些故障需要进行开盘数据恢复?
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图 1. 机械硬盘的内部构造


    机械硬盘是电脑中精密程度最高的机械部件,其内部是一个洁净程度优于10级的无尘环境。硬盘在工作时,主轴马达带动磁盘碟片逆时针高速旋转,音圈电机提供动力带动磁头在碟片上做读写操作。硬盘开始工作后,在气流的作用下,磁头以0.02微米的高度悬浮于碟片上,这个距离不足人头发丝直径的百分之一,此时任何剧烈的振动都可能导致磁头撞击碟片而损坏。磁头一旦损坏就无法正确识别碟片上的磁性信息,于是硬盘就"罢工"了。正因为磁头和碟片是如此精密的部件,它的工作环境必须是洁净度极高的无尘环境,如果硬盘工作时,一粒灰尘落于碟片,就如同在碟片上扔下一枚核弹,给数据造成极大破坏。


通过硬盘内部构造图可以看到,硬盘的盘腔内包含4个主要功能模块:


(1) 主轴马达,用来带动碟片高速旋转;
(2)
碟片,硬盘的核心,所有数据均存于碟片,数据恢复可进行的前提就是碟片完好无损;
(3)
磁头组件(包含磁头、磁头臂、音圈电机、控制芯片四部分),这是硬盘的读写部件,用来在碟片上进行数据读取与写入;
(4)
永磁铁,用来给磁头臂提供动力。
这四个功能模块中,磁头组件和主轴马达为活动频率最高的机械部件,因此出现损坏的概率较高,它们一旦损坏,只能通过打开盘腔,将其替换为完好部件的方式读取碟片上的信息,完成数据恢复。

图 2. 完好的磁头组件(左)和已损坏的磁头组件(右)



    磁头是硬盘的读写部件,用来操作碟片上的磁性介质,达到数据记录与读取的目的;电机是碟片旋转的动力,用来带动碟片以设定的速度高速旋转。磁头和电机均为精密程度极高的机械部件,相对于硬盘内其它电子部件,更易发生故障,任何不恰当的操作都可能导致磁头损坏,下面列举了几类常见磁头损坏故障。

1正常老化硬盘达到使用年限,磁头老化,无法继续识别碟片上的磁性信息
2异常老化由于设计缺陷或制造瑕疵,磁头提前老化。硬盘的使用寿命没有明确的时间界定,其设计寿命通常为百万小时,但使用环境和使用方式都可能使寿命缩短。从整体看,近几年出厂的硬盘,寿命较短,很多硬盘仅使用几个月就出现物理故障,这与碟片存储密度大幅提升及厂商压缩生产成本有关
3剧烈震动磁头工作时,与碟片距离为微米量级,此时受到剧烈震动,可能导致磁头撞击碟片而损坏    
4跌落硬盘从桌面等高空坠落,磁头撞击碟片或者起落架而损坏,即使硬盘未处于工作状态,这种撞击也可能是致命的
5意外断电硬盘在工作时意外断电,音圈电机瞬间产生强大拉力将磁头拉回停泊区,磁头与起落架发生撞击而损坏
6外力破坏硬盘因进水、火烧或外力挤压而损坏
表 1. 常见的硬盘损坏原因


    一块正常的机械硬盘在通电后,磁头首先读取位于碟片负扇区内的伺服程序(固件,Firmware),这相当于装载硬盘自身的操作系统。装载完成后,硬盘处于正常工作状态,可读写位于0扇区以后的"用户数据"。当磁头损坏后,它无法读取固件区的相关信息,便"无所适从"地在碟片上四处寻道,有规律地发出"咔咔咔"的异常响声(正常硬盘在寻道时,也会发出轻微响声,但只有在非常安静的环境下才能听到)。有些型号硬盘在磁头损坏后,为保护碟片不被破坏,在几次尝试读取伺服程序失败后,即命令主轴马达停止转动,让磁头回归停泊区。


   下面列举了磁头损坏后最常见的故障表型,它们有些会同时出现,有些单独出现可能同时出现,也可能单独出现,但均表明您的硬盘已出现物理损坏,您应该及时对硬盘进行断电保护,切勿反复重启电脑或反复插拔移动硬盘,防止磁头划伤碟片。

1系统蓝屏,提示0x00000077 0x0000007A 0x0000007B错误代码。坏道或固件损坏类故障也可能提示此类代码
2电脑启动时,BIOS提示硬盘无法识别
3硬盘有规律的“咔咔咔”异响(机械响声)。这是磁头损坏后,给人最直观的感受,此时切忌反复开机,防止磁头划伤碟片
4硬盘有规律的“嘀嘀嘀”蜂鸣报警(电子响声)
5硬盘通电不转,电路板故障也可能导致硬盘不转
6硬盘运转几秒后停转
表 2. 磁头损坏常见的故障表现


1. 反复重启。人都有侥幸心理,当电脑无法开机、硬盘无法识别时,大多数人都会反复重启电脑,试图在某一次启动后,硬盘可自我治愈。事实上,硬盘的损坏的不可逆转的,而损坏后,如果用户长时间开机,可能导致损坏的磁头长时间与碟片接触,将碟片划伤,影响数据恢复效果。


2. 长时间给硬盘通电。该操作与“反复重启”一样,可能导致磁头划伤碟片。


3. 强行拷贝数据。目前大容量的硬盘的装配工艺是多碟片、多磁头,而同一磁头组件上所有磁头同时损坏的概率很小。单一磁头损坏时,用户的硬盘往往还可识别且能读取数据目录结构,但拷贝时可能出现死机、蓝屏的情况,如果用户没有及时关机,损坏的磁头就可能划伤碟片。


4. 自行打开盘腔。硬盘内部是一个高度无尘的环境,洁净度优于10级(每立方米空间内直径大于等于0.5微米微尘数量少于10个),作为对比,比较舒适的生活环境,洁净度为30万级,而北京这样的重度污染城市,洁净度为100万级甚至更差。在这样的环境下打开盘腔,空气中悬浮的微尘会给碟片造成重大破坏。

   不要相信电影中,将硬盘击碎、烧毁、腐蚀,数据恢复机构仍可将数据还原,电影是美好的,现实是残酷的,一旦碟片的磁粉脱落,数据就永久丢失了。


图 3. 硬盘损坏后的正确操作


1. 立即给硬盘断电,防止损坏的磁头长时间接触碟片,将碟片划伤。

2. 对损坏的硬盘轻拿轻放,防止二次破坏。

3. 致电正规、专业的数据恢复机构寻求帮助。目前中国数据恢复市场鱼龙混杂,数据恢复机构的技术水平和专业素质也千差万别,正规公司价格较高,但成功率也很高,切勿贪图小利造成重大损失。正大数据恢复中心受理过大量二次开盘案例(在其它公司开盘恢复失败),成功率80%以上,而失败的案例最初数据并非不可恢复,而是用户硬盘被技术拙劣的恢复机构人为破坏。


数据恢复定律:硬盘损坏后,您做的操作越少,留给专业人员的操作空间就越大,数据恢复的几率就越高!