Восстановление информации на жестком диске

Олег Татарников

Немного о жестких дисках

Безопасное хранение информации на жестком диске

Пока гром не грянул…

А если гром уже грянул?

Интернет-ресурсы для самоделкиных

звестно, что информация часто стоит намного дороже носителя, а жесткий диск, или винчестер, — одно из самых ненадежных устройств в компьютере, поскольку кроме сложной электроники содержи т непрерывно работающие механические части. И даже если проблем в области электроники не возникнет, то со временем неизбежно изнашиваются механические детали, и тогда начинаются различные сложности. Самая распространенная проблема у винчестеров — это так называемые BAD-блоки. Их внезапное появление застает многих пользователей врасплох, и те не знают, что делать, если самый важный файл вдруг перестал читаться. Но, продолжая работать как ни в чем не бывало, они рискуют еще больше: винчестер вдруг начинает «сыпаться», а отказы следуют один за другим. Конечно, большинство проблем неискушенному пользователю в домашних условиях решить не удастся, однако необходимо хотя бы приблизительно представлять себе суть этих проблем и основные способы их устранения.

В потере информации не всегда виноваты собственно жесткие диски. Другие компоненты компьютера также не застрахованы от поломок, бывают сбои в программах и операционной системе, от перепадов напряжения в электросети серьезно страдает электроника, а современные системы защиты от несанкционированного доступа и компьютерных вирусов не гарантируют 100%-ной надежности.

Во всех таких случаях информация может пострадать, и вам придется потратить много времени и сил на ее восстановление (если, конечно, это вообще будет возможно). Нужные файлы придется искать на других носителях или создавать заново, часть работы будет потеряна, программы снова потребуют настройки и т.д. Несомненно, все это приведет к дополнительным расходам и займет массу времени даже на домашнем компьютере. Поэтому мы настоятельно рекомендуем вам делать резервное архивирование и дублировать особо важную информацию на других носителях.

В этой статье речь пойдет только о возможных отказах механики жесткого диска или его контроллера, причем следует помнить, что затраты от таких поломок могут во много раз превышать стоимость самого диска.

Немного о жестких дисках

есткий диск выглядит совсем неприметно — маленькая железная коробочка с разъемами для подключения питания и кабеля данных. Купили, поставили, отформатировали и забыли, разве что иногда посетуем на то, что этот диск шумит и греется. А между тем это устройство — одно из самых сложных в компьютере, и обо всех его секретах большинство пользователей никогда не узнало бы, если бы не существовало целого ряда программ для подробной диагностики, чтения технической информации и ремонта накопителей (см. об этом на нашем CD-ROM).

Накопитель на жестких магнитных дисках состоит из механической и электронной частей. Механическая составляющая винчестера — это диски, или, как говорят, «блины», с магнитным напылением, собранные в пакет и установленные на оси шпиндельного двигателя (один-четыре диска на шпинделе) и блока головок чтения-записи, заключенных вместе с дисками в пыленепроницаемый корпус (так называемый гермоблок).

С начала 90-х годов все выпускаемые носители обладают линейным приводом блока головок, который поворачивается вокруг оси под действием магнитного поля. Такая конструкция позволяет достичь высокой скорости позиционирования, но требует создания сервосистемы с обратной связью для определения фактического угла поворота. Поэтому позиционирование блока головок в жестком диске производится по записанной на нем же сервоинформации. Так, подготовленная к работе поверхность диска содержит специальные сервометки, служащие для позиционирования головок, — это так называемый низкоуровневый формат, включающий разметку секторов с их адресами и идентификаторами. Следует отличать этот формат от логического формата операционной системы, которая организует свою логическую структуру, базируясь только на значениях полей данных. В обычном пользовательском режиме физический формат преобразуется контроллером в стандартизованный логический формат, с которым работают BIOS компьютера и операционная система.

Электронная часть жесткого диска расположена в основном на плате управления. Этот контроллер представляет собой специализированный микрокомпьютер, состоящий из управляющего процессора с памятью, микросхем для управления двигателем и средствами кодирования и декодирования данных, для сопряжения с внешним интерфейсом. Такой микрокомпьютер работает под управлением отдельного программного обеспечения, состоящего из нескольких модулей и образующего специализированную операционную систему. Рабочие программы контроллера частично хранятся в ПЗУ, а частично — на самих дисках в специально отведенной для этого служебной области, недоступной для пользователя. Работа накопителя без загрузки этих программ в память контроллера невозможна. На служебных цилиндрах хранится и другая необходимая для работы дискового накопителя информация (таблицы скрытых дефектов поверхностей и т.п.). Считывание информации из служебной зоны производится при начальной инициализации накопителя, а также по мере необходимости в процессе работы.

При выключении питания контроллер производит автоматическую парковку головок — перемещает их в специальную парковочную зону, не используемую для записи информации, где головки опускаются на поверхности дисков. Автоматическая парковка осуществляется за счет энергии вращения пакета дисков, при этом шпиндельный двигатель служит в качестве генератора.

Как известно, интерфейс АТА (AT Attachment), называемый также IDE (Integrated Drive Electronic), начал разрабатываться еще в конце 80-х годов как средство подключения дисковых накопителей к шине ISA и с тех пор неоднократно модифицировался (ATA-2, 3, 4, затем ATA/ATAPI-5 и, наконец, 7; см., например, www.t13.ogr). Шина ISA давно уже канула в Лету, но интерфейс ATA оказался настолько удобным и экономичным, что его стандарты для работы с портами и по сей день используются для управления самым многочисленным семейством жестких дисков, а наборы регистров для обмена данными полностью совместимы в плане управления как для накопителей десятилетней давности, так и для новейших устройств.

В современных накопителях появились такие возможности, как самодиагностика (S.M.A.R.T.), прямой доступ к памяти для ускорения обмена данными (DMA), понижение уровня шума (AAM), установка пароля на доступ (Security Set), а также многие другие, и все они входят в новый стандарт ATA. Например, программные комплексы для подробной диагностики и точной настройки накопителей могут выдавать довольно внушительные списки параметров, однако далеко не все фирмы-производители реализуют указанные возможности, и только у компании IBM есть утилита IBM Features Tool, которая включает все ATA-функции. В связи с этим пользователям приходится предпринимать не всегда удачные попытки активизации той или иной возможности диска при помощи «чужой» утилиты.

Если же у вас нет специализированной утилиты от производителя диска, то предлагаем вам воспользоваться универсальной программой MHDD, которая позволяет использовать ATA-команды на всех жестких дисках от любых производителей. Программа работает с диском непосредственно через порты и в DOS (например, с дискеты), и под управлением Windows. Причем ее можно запускать и завершать в любой момент.

Безопасное хранение информации на жестком диске

дной из самых вероятных причин возникновения проблем при работе винчестера является плохой контакт в разъеме питания или некачественный блок питания в компьютере, который не обеспечивает необходимой стабильности питающих напряжений для всех устройств. И чем более емкими и быстрыми становятся винчестеры, тем острее встает эта проблема.

Современные накопители представляют собой весьма точные и тонкие электронно-механические устройства, которые потребляют довольно большие токи, особенно в момент раскрутки пакета дисков. Понятно, что нестабильность электропитания может привести к серьезным неисправностям. Поэтому, в частности, строжайше запрещено производить любые переключения на работающем компьютере и подключать какие бы то ни было устройства, ибо даже безобидное на первый взгляд устройство может вызвать скачок питания в бортовой сети компьютера. Таким образом, проверка надежности контактов и стабильности питания — это непременное условие при установке любого устройства в компьютер и первый шаг при его тестировании.

Не пренебрегайте резервным копированием наиболее важных файлов, которые сложно восстановить в случае потери информации, и по возможности проводите резервное архивирование всей системы. В особо ответственных случаях для резервного архивирования целесообразно приобрести дублирующие диски либо устройства для записи CD-R/RW или DVD-R/RW. Меру необходимости резервного копирования можно установить, сопоставив стоимость указанного устройства и сумму возможных убытков в случае потери информации.

Следует отметить, что опыт борьбы с такими вирусами, как CIH, показал, что использование файловых систем NTFS в плане надежности хранения и возможности восстановления данных предпочтительнее, чем FAT32, а тем более FAT16.

Не следует использовать длинные имена файлов и каталогов, а также символы национальных алфавитов, в том числе русского. Это затрудняет операции с такими файлами в неработоспособной операционной системе и требует использования специального программного обеспечения для их надежного восстановления.

Время от времени необходимо проводить дефрагментацию файлов, так как вероятность успешного восстановления информации выше, если она хранится в менее фрагментированном виде. Кроме того, регулярное использование программ дефрагментации позволяет минимизировать время обращения к жесткому диску при работе. Если же избежать фрагментации невозможно, то даже такое «резервное копирование», как архивация файла или каталога на тот же диск, облегчит процесс восстановления информации с неисправных накопителей, поскольку куда легче достать нефрагментированный архив, чем большое количество фрагментированных рабочих файлов. К тому же нефрагментированные файлы также успешнее восстанавливаются в случае их ошибочного удаления.

Пока гром не грянул…

акие возможности современных винчестеров, как самодиагностика (S.M.A.R.T.) и регулярное тестирование, позволяют предсказать примерную дату выхода накопителя из строя и тем самым предотвратить потерю важных данных. Что следует знать о жестком диске в первую очередь? Прежде всего — это скорость чтения/записи, состояние поверхности, S.M.A.R.T.-атрибуты, наличие встроенных функций. Если же диск уже «заболел», то необходимо провести диагностику его неисправностей.

Почти все винчестеры, выпущенные после 95-го года, имеют систему оперативного наблюдения за своим состоянием — S.M.A.R.T. (Self Monitoring And Reporting Technology), позволяющую в любое время оценить такие важные параметры накопителя, как количество отработанных часов, количество возникших в процессе чтения/записи ошибок и многое другое. Первые винчестеры, оснащенные этой системой, имели всего несколько S.M.A.R.T.-атрибутов, затем был разработан стандарт S.M.A.R.T.-II, а число атрибутов увеличилось, и с этого момента в большинстве накопителей появилась такая функция, как внутренняя диагностика и самоконтроль. Эта функция основана на проведении серии автономных внутренних тестов, которые можно запустить стандартными ATA-командами. В результате постоянно диагностируются состояние механики накопителя, поверхности дисков и многие другие параметры. После выполнения тестов накопитель обновляет показания во всех S.M.A.R.T.-атрибутах в соответствии со своим текущим состоянием. Активизировать тесты S.M.A.R.T. можно с помощью вышеупомянутой программы MHDD (консольная команда smart test). Более подробно ознакомиться с новинками технологии S.M.A.R.T. можно, в частности, на сайте http://yusoft.hotbox.ru/techdoc/storage/smartdoc.htm.

Совсем недавно появилась спецификация S.M.A.R.T.-III, в которой имеется не только функция обнаружения дефектов поверхности, но и возможность их восстановления, то есть накопитель самостоятельно сканирует поверхность, выявляя нестабильные секторы, и при их обнаружении переносит данные в резервную область.

Нестабильными называются такие участки поверхности, где еще не сформировался явно выраженный дефект, но уже заметны проблемы со скоростью чтения. Скорость замедляется по той причине, что сектор не читается контроллером с первого раза и диск вынужден делать несколько оборотов, пытаясь прочитать его без ошибок. Если прочитать данные все-таки удается, то контроллер диска ничего не сообщает операционной системе и ошибка остается незамеченной до тех пор, пока на этом месте не возникает настоящий BAD-блок. Как назло, тут же выясняется, что именно на этом месте хранился очень важный файл, причем в единственном экземпляре, и что спасти его уже нельзя. Поэтому-то диски и нужно периодически тестировать. Раньше это можно было делать посредством программ Scandisk или Norton Disk Doctor в режиме тестирования поверхности или с помощью специальной утилиты, работающей независимо от файловой системы и умеющей выявлять намечающиеся BAD-блоки, замеряя время чтения каждого сектора. Теперь этим занимается S.M.A.R.T.-технология самого диска, вследствие чего данные окажутся спасенными еще до того, как на этом месте возникнет BAD-блок.

Для просмотра S.M.A.R.T.-статуса жесткого диска используют программы, называемые S.M.A.R.T.-мониторами (см., например, SMARTUDM или SiGuardian на CD). Обычно вместе с этими программами идет подробная документация с описанием всех соответствующих атрибутов.

А если гром уже грянул?

так, по тем или иным причинам ваш винчестер отказывается работать: немотивированно зависает, не определяется BIOS’ом, на команды не реагирует и т.д. Как правильно определить, в чем состоит причина неисправности и что предпринять в этом случае?

Во-первых, следует выяснить, раскручивается ли механическая часть накопителя при включении питания. Если не раскручивается, то нужно проверить разъем питания и напряжение на нем. Если же питание в порядке, то, видимо, — это неисправность платы управления. Неисправными могут оказаться и цепи питания, и управление двигателем, и любая из схем, связанных с управляющим процессором и микроконтроллером (процессор, кроме всего прочего, управляет запуском двигателя и стабилизацией скорости его вращения). Иногда неисправную деталь на управляющей плате можно определить визуально, найдя сгоревший от перегрузки или перегрева элемент. На старых дисках могут «залипнуть» головки, и тогда диск при включении питания загудит, пытаясь раскрутиться. Что ж, можно, конечно, попробовать «оживить» головки, слегка встряхнув диск, но только для того, чтобы срочно переписать данные, так как механические узлы имеют свойство необратимо изнашиваться. Если же диск относительно новый, то подобное бывает, когда из-за тряски при транспортировке головки выйдут из парковочной зоны.

Если же двигатель раскручивается, но при его работе явственно слышны посторонние звуки (громкие щелчки, скрежет, свист, вой и т.д.), то проблема явно заключается в механике или в управляющей электронике, то есть накопитель неисправен, причем неисправность серьезная.

А если при включении питания двигатель нормально раскручивается и винчестер инициализируется, но при определении винчестера в BIOS выдаются неверные или непонятные параметры, то следует проверить IDE-шлейф и внимательно осмотреть разъемы (на винчестере и материнской плате) на предмет отсутствия контакта.

В том случае, когда все разъемы и шнур исправны и контакты надежны, неверное определение параметров или их отсутствие означает неисправности в электронике накопителя (к неправильной реакции на команды может, конечно, привести и разрушение служебной информации диска, но это маловероятно). Исправный IDE-винчестер, независимо от наличия на нем логического формата, должен быть доступен в системе как физическое устройство. Как правило, устранить подобные неисправности в домашних условиях невозможно, так что придется обращаться к специалистам. Более глубокая диагностика и последующий ремонт обычно предполагают в таких случаях наличие специального оборудования.

Если же определение в BIOS происходит нормально, но диск отказывается работать в операционной системе, то можно попробовать восстановить данные, но при этом не рекомендуется пользоваться стандартными утилитами восстановления, которые могут изменить содержимое восстанавливаемого диска. Постарайтесь не допустить запуска утилит ремонта файловой системы типа CHKDSK или SCANDISK, которые могут запуститься автоматически при перезагрузке компьютера, но при серьезном характере повреждений они только ухудшат ситуацию. Однако если запуск подобной утилиты уже произошел, то дайте ей доработать до конца, поскольку отключение питания компьютера во время работы таких утилит восстановления может привести к серьезным повреждениям файловой системы.

В данной ситуации можно попробовать воспользоваться только такими программами, которые переписывают уцелевшие файлы на другой диск, не изменяя при этом содержимое исходного диска (например, OnTrack EasyRecovery, R-Studio NE или GetDataBack). Возможно, что, выполняя анализ разрушенного раздела диска, они могут сделать ошибочные заключения относительно геометрии дискового раздела и характера повреждений, выберут не то «лекарство» и в результате не справятся с проблемой, но хотя бы не повредят структуру исходного диска, поэтому его еще можно будет восстановить другими средствами. Именно по причине необратимости последствий столь опасно использовать утилиты Microsoft CHKDSK, Norton Disk Doctor и пр., которые изменяют содержимое исходного диска.

По той же причине не записывайте на поврежденный диск новые файлы. А если вы случайно удалили файл с диска, то ни в коем случае не выполняйте такую операцию, как сохранение, для других файлов, ибо они могут быть перезаписаны поверх стертого файла, а его восстановление станет невозможным. Не выполняйте и дефрагментацию поврежденного диска, так как секторы, содержащие информацию из стертых файлов, будут перезаписаны данными других файлов. Недопустима также любая установка или переустановка программ на поврежденном диске.

Что же касается утилит, сохраняющих аварийный диск в исходном состоянии, то неправильная автоматическая диагностика и ошибки в алгоритмах восстановления могут привести к тому, что вы не сможете восстановить исходные файлы или они будут восстановлены в искаженном виде (например, многие утилиты не могут восстанавливать имена файлов и каталогов, содержащих символы кириллицы).

И, опять же, если из диска доносится стук или посторонние звуки, то немедленно завершите работу операционной системы и выключите компьютер. Стук может означать, что из строя вышли механические детали или электронные схемы, расположенные в герметичном корпусе диска. Правда, иногда удается восстановить данные, информация о расположении которых оказалась полностью утерянной, — не исключено, что специалисты смогут отремонтировать такой диск в специальной «чистой комнате», где гарантируется отсутствие пыли. В домашних же условиях вскрывать гермоблок винчестера ни в коем случае нельзя. К тому же вскрытие блока требуется далеко не всегда, а вероятность успешного ремонта вскрытого накопителя значительно меньше.

КомпьютерПресс 11'2003