AnalizHD/DoctorHD

AnalizHD (http://www.antivirus.ru/analizhd.html) и DoctorHD (http://www.antivirus.ru/DoctorHD.html) — это еще две отечественные разработки. Они предназначены для удаленного восстановления данных по Интернету в том случае, если поблизости от вас нет ни одной мало-мальски серьезной фирмы, специализирующейся на лечении HDD.

EraseUndo for NTFS

Восстанавливает удаленные файлы, которые еще не были физически затерты на диске. Получить более подробную информацию, а также скачать демонстрационную версию программы можно по следующему адресу: http://frolov.pp.ru/projects/recovery.html#eraseundo.

Отладчики файловой системы

Отладчиками файловой системы называют утилиты, дающие доступ к святая святых файловой системы и позволяющие манипулировать ключевыми структурами данных по своему усмотрению. Чем они отличаются от простых редакторов? Редактор работает на более низком уровне — уровне блоков или секторов. Он, в принципе, может представлять некоторые структуры в наглядном виде, однако в их "физический" смысл никак не вникает.

Отладчик файловой системы работает через драйвер, поэтому испортить раздел с его помощью намного сложнее. Он реализует довольно высокоуровневые операции, такие как установка и снятие флага занятости блока, создание новой символьной ссылки и т.д. А вот "посекторного" hex-редактора отладчики файловой системы обычно не содержат, поэтому обе категории программ взаимно дополняют друг друга.

Большинство (если не все) дистрибутивов Linux включают в себя отладчик debugfs, поддерживающий ext2fs и, отчасти, ext3fs (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Отладчик файловой системы debugfs за работой

Необходимое техническое оборудование

Непременным атрибутом серьезной фирмы была и остается "чистая комната", обеспечивающая класс чистоты 100. Это означает, что в одном кубическом футе воздуха не может содержаться более 100 пылинок размером 0,5 мкм каждая. За этими незатейливыми словами скрывается грандиозное инженерное сооружение стоимостью от 30 тыс. долларов. Конструкция типовой "чистой комнаты" показана на рис. 2.19. Менее серьезные ремонтники ограничиваются "чистой камерой", что на порядок дешевле. Однако для кустарных мастеров даже это неподъемно дорого. Можно ли обойтись без чистой комнаты или соорудить ее самостоятельно?

Рис. 2.19. Схематичное устройство типовой чистой комнаты

Вопреки распространенным слухам и опасениям — да, можно! Как минимум, достаточно обыкновенной незапыленной комнаты с работающим кондиционером, или даже без него. Кроме того, желательно обзавестись ионизатором (ионизатор вызывает слипание частичек пыли, и они, вместо того, чтобы носиться по комнате, оседают на пол, откуда их удаляет нехитрая система вентиляции). Хороший ионизатор стоит в пределах от 500 до 1000 долларов, но, при желании, его можно сконструировать и самостоятельно. Взять хотя бы ту же "Люстру Чижевского", схему которой легко найти в старых журналах "Радио", "Моделист-Конструктор" или в Интернете. Естественно, непосредственно перед проведением работ ионизатор нужно выключать.

Если вы занимаетесь ремонтом винчестеров более или менее постоянно, имеет смысл соорудить некоторое подобие чистой камеры. Для этого потребуется стеклянный аквариум, воздушный фильтр и компрессор, нагнетающий воздух внутрь аквариума и препятствующий попаданию пыли через открытую переднюю стенку. Передняя стенка при этом остается открытой! Аквариум ставится на бок, открытой стороной на себя. Сверху закрепляется стеклянная пластина, закрывающая до 2/3 поверхности, а внутрь устанавливается воздушный фильтр. Компрессор остается снаружи. Оставшаяся 1/3 закрывается другой пластинкой, после чего на несколько часов включается фильтр (точное время зависит от его пропускной способности и объема аквариума), а затем, перед началом работ, эта пластинка удаляется, предоставляя простор рукам. Невероятно дешево, но достаточно чисто. Во всяком случае, намного чище открытой жилой комнаты. Учитывая непродолжительное время вскрытия гермозоны, на пластины успевает осесть не так уж много пыли, и у вас есть все шансы считать с винчестера данные прежде, чем он окончательно прикажет долго жить.

После выполнения всех операций винчестер следует обязательно закрыть крышкой, предварительно удалив попавшие пылинки с помощью баллончика с воздухом для продувки двигателей, который можно купить в автомагазине. При длительном хранении баллончика в нем образуется конденсат, поэтому первые порции воздуха ни в коем случае не следует выпускать на восстанавливаемый диск. Кроме того, баллончик не следует встряхивать. Видеоматериал, иллюстрирующий процедуру ремонта жесткого диска, подготовленный главным инженером компании АСЕ (http://www.acelab.ru) Сергеем Яценко, можно посмотреть по следующему адресу: http://pc3k.rsu.ru/video/video03_N40P_disk_swap.avi (157 Мбайт).

Внимание!

Накопитель может находиться с открытой крышкой только при условии обеспечения надлежащего класса чистоты. Продолжительная работа с "оголенной" гермозоной вне пределов чистой камеры недопустима! Частицы пыли, присутствующие в воздухе, сталкиваясь с вращающейся пластиной, за короткий срок уничтожают магнитное покрытие (рис. 2.20). На дисках со стеклянной подложкой (например, винчестерах типа DTLA) образуется настоящий "иллюминатор".

Рис. 2.20. Для жесткого диска каждая пылинка равносильна метеориту

Но ведь при вскрытии гермоблока в него все равно попадает пыль! Разве от закрытия крышки она исчезнет? На самом деле внутри гермоблока расположен фильтр рециркуляции, активно поглощающий попавшую пыль, в результате чего ее концентрация быстро уменьшается до приемлемых значений. Если же гермоблок остается открытым, то концентрация пыли остается постоянной. Еще одна причина состоит в том, что закрепленная крышка слегка деформирует гермоблок, поэтому без нее диск может читаться нестабильно, с многократными повторами. Таким образом, установка крышки жизненно важна. Запустив утилиту, выводящую скоростную кривую на экран, попеременно подтягивайте болты, добиваясь наиболее ровного графика чтения.

Как уже говорилось, часы жизни винчестера, вскрытого вне чистой комнаты, сочтены. При этом время, требующееся для вычитки данных, — велико. Поэтому жесткий диск лучше подключать к компьютеру напрямую и, в первую очередь, считывать только самые важные данные, установив счетчик повторов чтения на значение 3x. То есть сначала читаем все, что читается само, и только затем — то, что читается с трудом.

Кроме наличия "чистой комнаты", еще одним козырем серьезных фирм являются аппаратно-программные комплексы. Наибольшую известность получили PC-3000 от АСЕ Lab (http://www.acelab.ru) и HDD Repair Tools от BVG Group (http://www.bvg-group.ru), причем HDD Repair Tools уступает PC-3000 по качеству поддержки, документации и программного обеспечения.

Что же представляют собой аппаратно-программные комплексы по восстановлению данных? С "аппаратной" точки зрения это — обыкновенный (даже слегка ущербный) контроллер IDE, поддерживающий режимы PIO и, отчасти DMA/UDMA, оборудованный встроенным электронным ключом, позволяющим подключать и отключать жесткие диски "на лету", без выключения компьютера, что очень удобно. Однако того же эффекта можно достичь, если подсоединить жесткий диск к отдельному блоку питания, а перед его выключением подать ATA-команду 94h (standby immediate). Аппаратно-программный комплекс PC-3000, установленный в компьютер, показан на рис. 2.21.

Рис. 2.21. Аппаратно-программный комплекс PC-3000, установленный в компьютер

Технологические команды, приоткрывающие дверь во внутренний мир жесткого диска, передаются либо по ATA-интерфейсу, либо через COM-терминал. Да-да! На многих моделях винчестеров имеется интегрированный COM-порт, подключившись к которому, можно контролировать процесс инициализации и управлять приводом (правда, не на всех дисках он распаян, то есть выведен на разъем). Обычного СОМ-порта, встроенного в компьютер, плюс пары переходников, которые любой радиолюбитель легко смастерит самостоятельно, для наших целей вполне достаточно. Еще в аппаратно-программных комплексах имеется возможность в любой момент подать команду RESET, что помогает в случае "зацикливания" жесткого диска. Штатные IDE-контроллеры на это не способны, но что мешает прицепить на шину IDE свою кнопку или просто замкнуть пинцетом выводы?

Зачем же тогда люди приобретают аппаратно-программные комплексы, отстегивая за них ненормальную цену? В частности, PC-3000 в полном комплекте обойдется в несколько тысяч долларов. Ответ прост — деньги платятся за поддержку и сервис! Сам по себе PC-3000 бесполезен. Однако к нему прилагается документация с подробным описанием методики восстановления различных моделей винчестеров, имеется база служебных модулей, к услугам которой приходится прибегать, если родная "служебка" отправилась к праотцам, и, наконец, в стоимость комплекса входят консультация и обучение.

Кроме того, к комплексу прилагается мощное программное обеспечение, в частности, Data Extractor, отличительной чертой которого является способность автоматического восстановления транслятора (в гл. 4 мы об этом еще поговорим), а также продуманный механизм "вычитывания" информации. Если сектор прочитался, он заносится в базу. В дальнейшем такой сектор никогда не читается с диска повторно (если только пользователь не даст команду сделать это), а всегда берется из базы.

Большинство распространенных утилит (например, GetDataBack от Runtime Software) ведут себя совсем не так. Они многократно перечитывают одни и те же сектора, особенно сектора, принадлежащие служебным областям диска, например, FAT или MFT, или даже попросту завершают свою работу при встрече с BAD-сектором. В случае логических разрушений это нормальный подход. Однако для восстановления физически поврежденных жестких дисков он непригоден. Можно, конечно, написать такую утилиту самостоятельно или доработать близкий по духу Open Source проект, можно раздобыть готовую служебку в сети или считать ее с аналогичной модели винчестера, но на все это требуется время, а времени всегда не хватает. Наличие специализированного инструментария существенно упрощает дело. Тем не менее, аппаратно-программный комплекс не панацея! Специалист, умеющий ремонтировать жесткие диски, при необходимости обойдется и без специализированного аппаратно-программного комплекса. С другой стороны, людям, не обладающим необходимыми знаниями и навыками, никакой комплекс ничем не поможет.

Из других инструментов нам, в первую очередь, понадобятся отвертки-звездочки. Для старых винчестеров — номер 10, для новых — номер 9, для 2.5-дюймовых винчестеров нужны и более мелкие номера.

Примечание

При отсутствии звездочек можно воспользоваться и обыкновенной плоской отверткой. В частности, звездочка-10 соответствует плоской-3. Под звездочку-9 отвертку придется затачивать самостоятельно. На практике, однако, пользоваться плоскими отвертками не рекомендуется — шлицы срываются, и потом их придется высверливать. Тем более что сейчас звездочки уже не проблема, и приобрести их можно в любом техническом магазине. Короче, будем считать, что я ничего вам не говорил.

Остальной инструментарий вполне стандартен. Пассатижи, плоскогубцы, пинцеты. Для перестановки "блинов" придется собрать специальный захват, устройство и приемы работы с которым наглядно продемонстрированы в уже упомянутом видеоматериале инженера компании АСЕ Lab Сергея Яценко (http://pc3k.rsu.ru/video/video03_N40P_disk_swap.avi).

В процессе ремонта вам придется демонтировать микросхемы (рис. 2.22). Для этого нужен либо строительный фен, либо паяльник плюс фантазия. Фен обойдется примерно в $50, но им еще необходимо научиться пользоваться. Ведущий инженер компании АСЕ Сергей Яценко подготовил специальный видеоматериал, демонстрирующий технику демонтажа ПЗУ с помощью паяльной станций http://pc3k.rsu.ru/video/video02_WDC_ROM.avi (13 Мбайт). Паяльная станция — это, конечно не фен, но принципы работы с ней схожи. Если фена нет, то можно обойтись паяльником с расплющенным жалом, лезвием (для демонтажа планарных микросхем) и медицинской иглой со сточенным концом (для демонтажа элементов, установленных в отверстия со сквозной металлизацией). О самом демонтаже можно прочитать в статье "Лудить, паять, кастрюли-ведра чиним" (http://www.computerra.ru/offline/1998/251/1400/).

Рис. 2.22. Техника демонтажа микросхем

Глава 3 Выбираем жесткий диск

Своему винчестеру мы доверяем самое дорогое, что у нас есть — свои данные. Мне часто приходится отвечать на вопросы моих знакомых, сформулированные примерно так: какого производителя выбрать? Какой модели отдать предпочтение? Мой ответ таков: цена и другие параметры (за исключением, может быть, издаваемого шума) важны, но не критичны. Важнейшим критерием является надежность. Выбранный вами диск не должен выйти из строя неожиданно. Разумеется, медленная деградация, сопровождающаяся посторонними скрежещущими звуками и стремительное размножение BAD-секторов не в счет, так как в данном случае любому и так понятно, что диск надо менять. Я и сам часто задаю себе тот же самый вопрос, пытаясь решить проблему надежности диска, но тщетно. У жестких дисков нет надежности. Вместо этого у них есть гарантийный талон. И это все! Даже не пытайтесь строить свои рассуждения на данных о сотнях тысяч часов наработки на отказ, приводимых в документации. Почему? Да потому, что эта информация берется фактически "с потолка", и производитель не несет за нее никакой ответственности.

Не бывает "хороших" и "плохих" производителей. С каждым брендом случались свои проколы. Независимо от производителя, из партии в тысячу дисков от одного до десяти винчестеров возвращаются задолго до истечения гарантийного срока, даже если они позиционируются как серверные модели. Все решает вероятность. Кому-то жить, а кому-то и умирать.

Правильнее было бы говорить о неудачных моделях. В качестве примера можно привести печально известную серию Fujitsu MPG, в которой использовалась микросхема Cirrus Logic с измененным составом подложки. С течением времени из-за этой подложки образовывались паразитные утечки, и практически все эти винчестеры вымерли в течение двух лет. Еще один пример — IBM DTLA (в просторечии называемый "дятлом") с неудачной конструкцией разъема гермоблока, вызывающей периодическое исчезновение контакта и, как следствие, — преждевременное прекращение операции записи. При этом, естественно, часть сектора оказывалась незаписанной. В результате этого на диске образуются виртуальные BAD-сектора, на которых нет физических дефектов, однако контрольная сумма не совпадает. Такие сектора можно прочитать, но нельзя восстановить, так как запись данных сектора не была завершена. У меня было три таких диска. Один из них отказал в течение первых двух месяцев эксплуатации. Он был успешно отремонтирован, а затем заброшен на полку в качестве экспоната. Два других таких диска успешно работают до сих пор. При этом невозможно сосчитать, сколько дисков катастрофически отказало у моих знакомых! Как уже говорилось, в этой области все решает слепая вероятность. В качестве дополнительных факторов можно указать качество блока питания, отсутствие вибраций и т.д.

Сбор статистики об отказах жестких дисков — дело затруднительное. Абсолютное количество отказов само по себе еще ни о чем не говорит. При сборе статистики необходимо учесть распространенность данной модели, а также условия эксплуатации. Считается, что диски SCSI надежнее, чем IDE. Однако эта картина наблюдается лишь потому, что диски SCSI устанавливаются в серверах и работают, практически никогда не выключаясь. Стоит учесть, что большинство отказов происходит как раз в момент включения/выключения. При этом, разумеется, для дисков SCSI не существует проблем с перегревом, и им неведома ситуация "винчестер в сумке".

На сайте фирмы Derstein, занимающейся восстановлением данных, приводится любопытная статистика зафиксированных отказов (http://www.derstein.ru/cgi-bin/stat.cgi?do=show), которую я в сокращенном виде привожу ниже. Таблица 3.1 обобщает статистику по производителям, а табл. 3.2 — по моделям.

Таблица 3.1. Статистика отказов жестких дисков по производителям

Таблица 3.2. Статистика отказов жестких дисков по моделям

Как видно на основании приведенных данных, наилучшим производителем оказался Samsung. При этом, я должен заметить, что лично у меня против него существует стойкое предубеждение. Отнюдь не факт, что малое количество отказов не вызвано низкой популярностью таких дисков.

Как уже говорилось, время от времени у всех производителей встречаются неудачные модели. К тому же, источник отказов зачастую располагается вне диска. Таким образом, вопрос о надежности правильнее ставить так: "Какой диск имеет наибольшие шансы на успешное восстановление?"

С этим вопросом я обратился к ведущему инженеру фирмы АСЕ Lab Сергею Яценко, через руки которого прошли тысячи дисков. На основании его ответов я и составил приведенные ниже краткие рекомендации по выбору наиболее "живучей" модели.

Список дисков, наиболее удачных с точки зрения восстановления, то есть таких, которые проще восстанавливать, составлялся с учетом следующих факторов:

□ удобство и простота подбора блока головок в случае проблем с ним;

□ практическое отсутствие самоповреждения записи;

□ сравнительно низкое количество экстремально сложных узлов.

С учетом вышеперечисленных факторов в список лидеров включаются следующие модели: Seagate, Samsung, Hitachi-IBM (HGST), Fujitsu (2.5"), и, с некоторой натяжкой, Toshiba (2.5"), хотя у последней модели существует мерзкая проблема с протеканием подшипника шпиндельного двигателя, возникающая из-за того, что крышка его не приварена, как у других моделей, а приклеена. Стоит отметить, что хотя у дисков Maxtor эта крышка тоже приклеена, с ними такой проблемы не возникает вследствие значительно большей толщины и габаритов.

Примечание

Наименования производителей перечислены в порядке увеличения проблематичности восстановления их дисков.

В списке, приведенном ниже, перечислены диски, которые, может быть, и отказывают не намного чаще представителей из первого списка, но доставляют массу неприятностей при восстановлении. Этот список тоже упорядочен по мере нарастания проблематичности:

□ Maxtor — эти диски "радуют" глючной записью и нестабильностью головок;

□ WDC — для этих дисков крайне сложно подобрать исправные головки и, в некоторых случаях, восстановить функциональность служебной зоны. Кроме того, они имеют статический транслятор, что приводит к невозможности прочитать данные пользователя в случае разрушения модулей транслятора и таблицы дефектов в служебной зоне;

□ Quantum — хотя компания, как таковая, уже не существует, диски этого производителя продолжают катастрофически отказывать. При этом после отказа они уже практически не подлежат восстановлению. Самый действенный способ восстановления, но не самый продуктивный — это заморозка. В некоторых случаях диск после заморозки при -10 °С начинает отдавать данные… Но этот трюк проходит не часто. Замена головок у них крайне затруднена. Если блок головок насчитывает 3 или большее количество головок, его замена реальна только при впечатляющих трудозатратах.

Если у кого-то стоят диски Quantum AS, можно только посоветовать избавиться от них как можно скорее. Такие производители, как Maxtor и WDC, со своими трудностями справляются, но с явной неохотой.

Естественно, объективную оценку дать сложно, но ситуация, по тому, что мы наблюдаем, обстоит так.

SCSI против SATA

Некоторые жесткие диски и оптические приводы поддерживают интерфейсы ATA или ATAPI (ATA packet interface) — то есть IDE; с другой стороны, многие модели поддерживают SCSI. Изменит ли появление интерфейса serial ATA (SATА) соотношение сил в этой области? Хотя я и не являюсь профессиональным предсказателем будущего, я все же постараюсь ответить на этот вопрос на основе сравнения функциональных возможностей этих интерфейсов.

Ожесточенные "звездные войны" вокруг интерфейсов SCSI и ATA ведутся уже давно. Последние ревизии стандарта ATA по своим функциональным возможностям вплотную приближаются к SCSI, однако до полной победы еще далеко. Дело в том, что стандарт SCSI изначально проектировался с прицелом на рынок серверов, прочно на нем обосновался, и сдавать свои позиции не собирается. Стандарт ATA, напротив, задумывался как максимальное дешевое решение для однопользовательских маломощных машин. Несмотря на все усовершенствования и нововведения последних лет он все же остается идеологически ущербным интерфейсом.

Примечание

Лично мне все эти попытки модернизации ATA напоминают попытки одинокого энтузиаста, пытающегося переделать "горбатый" Запорожец в мощный Мерседес! С другой стороны, если возможности ATA полностью соответствуют вашим потребностям, то именно на нем и стоит остановить свой выбор, отдав предпочтение перед SCSI. Зачем переплачивать за излишества, которые вам реально не нужны?

Вавилонская башня технологий

SCSI, ATA, ATAPI, IDE, EIDE… В этом ворохе аббревиатур даже матерому специалисту не так-то просто разобраться. Но мы все же попробуем!

Аббревиатура SCSI расшифровывается как Small Computer System Interface (Системный Интерфейс Малых Компьютеров). Конструктивно SCSI представляет собой интеллектуальный контроллер, интегрированный непосредственно в само периферийное устройство и поддерживающий унифицированный набор управляющих команд, общий для всех устройств данного типа. По сути своей контроллер SCSI представляет собой мини-компьютер, по мощности сопоставимый с Intel 80486. Во времена становления SCSI это решение было отчаянно смелым, и действительно являлось огромным шагом вперед. До появления стандарта SCSI всякое устройство имело свою собственную систему команд, ориентированную на выполнение элементарных операций (например, включить или выключить двигатель, прочитать индексную метку, переместить головку на следующую дорожку и т.д.). Это не только затрудняло программирование, но и требовало переделки контроллера даже при незначительных конструктивных изменениях периферийного устройства.

Устройства SCSI имеют единую схему логической адресации, независимую от физической геометрии устройства, и высокоуровневую систему команд (например, прочитать сектор или группу секторов, начать воспроизведение аудиодиска). Получив команду, устройство ставит ее в очередь и освобождает шину, а инициатор запроса (которым может быть как центральный процессор, так и другое устройство SCSI) переключается на решение другой задачи. Обработав запрос, устройство вновь повторяет захват шины и пересылает данные инициатору, уведомляя его об этом через механизм прерываний. Таким образом, шина эффективно используется несколькими устройствами, и время простоя центрального процессора сводится к минимуму.

Электрически интерфейс SCSI представляет собой либо обыкновенный многожильный кабель, либо оптоволокно. Вообще говоря, существует множество конкурирующих стандартов, подробное рассмотрение которых выходит далеко за рамки данной книги. Достаточно лишь сказать, что физическая скорость передачи данных в последних версиях стандарта SCSI полностью удовлетворяет потребности реально существующих устройств, оставляя солидный задел на будущее. Некоторые из электрических интерфейсов поддерживают длину кабеля до 25 метров и горячую замену устройств без выключения питания. Тем не менее, утверждение о том, что все диски SCSI можно заменять и переключать на лету, неверно. Более того, оно чревато смертельными для диска последствиями. Максимальное количество устройств на шине SCSI различно и варьируется от одного электрического интерфейса к другому. В среднем, к одной шине можно подключить от 7 до 15 устройств, не сильно проигрывая в скорости передачи данных.

Для подключения контроллера SCSI к центральному процессору необходимо установить весьма сложный и дорогостоящий host-контроллер SCSI, что несколько ограничивает сферу применения данного стандарта.

Аббревиатура ATA расшифровывается как Advanced Technology Attachment (интерфейс подключения накопителей), и история его возникновения тесно связна с фирмой IBM и компьютерами типа IBM AT. Для преодоления ограничений, свойственных интерфейсу подключения накопителей, использовавшему модифицированную частотную модуляцию (Modified Frequency Modulation, MFM), применявшемуся в IBM XT, компания поручила комитету T10 (http://www.t10.org) разработку нового индустриального стандарта. С этой задачей комитет справился на славу, отголоски которой дошли до наших дней, пускай и в сильно измененном виде. Впрочем, никаких революционных идей комитет не предложил, ограничившись интеграцией стандартного контроллера жесткого диска непосредственно с самим устройством, соединенным параллельным шлейфом с не менее стандартной шиной ISA. Так вот почему контроллеры ATA такие дешевые и простые! Фактически они состоят из микросхемы буферной памяти и дешифратора адреса. Разумеется, современные контроллеры ATA существенно усложнились. Однако эти усложнения не настолько существенны, чтобы вызвать сильное подорожание.

Тем не менее, даже первая версия стандарта обнаруживает много общих черт со SCSI. Это и интегрированный контроллер, и унифицированный набор команд (пусть и не такой богатый, как в SCSI), и возможность совместной работы нескольких устройств на шине. Но здесь нет ни "прозрачной" схемы адресации, ни механизма отложенного выполнения команд, ни, тем более, очереди запросов. При этом количество устройств на шине не превышает двух, причем в каждый момент времени может работать только одно устройство, а другое вынуждено ожидать освобождения шины, происходящего только после завершения цикла обмена. Передав команду на чтение сектора, процессор непрерывно опрашивает специальный порт, в котором устройство выставляет флаг готовности данных, пословно считываемый процессором через порт ввода/вывода. Впрочем, в однозадачных системах тех дней это не казалось дикостью, ведь переключиться на выполнение другой задачи процессор все равно не мог, поскольку задача была всего одна.

Между тем, аппаратные мощности процессоров непрерывно росли, и на IBM PC начали возникать первые многозадачные системы. Как следствие, во второй ревизии стандарта, получившей кодовое наименование ATA-2, появилась поддержка режима DMA. Теперь, передав команду на чтение сектора, процессор мог спокойно переключаться на другую задачу, перекладывая заботу о дисковой подсистеме на контроллер ATA. В последующих ревизиях скорость передачи по физическому интерфейсу увеличилась до 100 Мбайт/с. Кроме того, появилась прозрачная логическая адресация (а вместе с ней — и поддержка жестких дисков большого объема). Наконец, было введено расширение ATA, получившее называние ATAPI (ATA Packet Interface — пакетный интерфейс ATA), реализующее ту же самую схему обмена командными пакетами, что и SCSI.

Кстати говоря, операционные системы семейства Windows абстрагируются от особенностей конкретного интерфейса, всегда работая с устройствами ATA как со SCSI. Специальный компонент системы, называемый SCSIlizer, автоматически транслирует запросы SCSI в команды накопителя ATA, что значительно упрощает его программирование. К сожалению, всеми преимуществами истинного SCSI воспользоваться так и не удается, в частности, отсутствует возможность прямого обмена данными между накопителями ATA, и приходится гонять их через центральный процессор.

Последние версии ATA обеспечивают контроль целостности передачи по интерфейсному кабелю, значительно увеличивая его пропускную способность, и содержат некоторое подобие планировщика. Однако воспользоваться им все равно не удается, поскольку наличие второго устройства на шине многократно уменьшает скорость передачи данных. Для достижения адекватной производительности каждое устройство должно быть подключено к своему контроллеру, а таких контроллеров на подавляющем большинстве материнских плат всего два.

Интерфейс SATA (Serial ATA — последовательный ATA) представляет собой дальнейшее развитие интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA). Теперь вместо широкого шлейфа используется тонкий кабель, соединяющий единственное устройство со своим портом. Максимальная длина кабеля и скорость передачи существенно увеличены, однако на жизни большинства пользователей это никак не отражается, поскольку и прежняя длина кабеля в большинстве случаев была вполне достаточной. Что касается скорости передачи данных, то винчестеры не в полной мере использовали даже ту пропускную способность, которая была предусмотрена предыдущей ревизией ATA. Количество подключаемых устройств по-прежнему невелико (один SATA-порт — одно SATA-устройство, а таких портов на материнских платах раз-два и обчелся). В общем, со SCSI этому интерфейсу не тягаться. Правда, появилась возможность горячей замены дисков, но для домашних компьютеров она не столь уж критична.

Примечание

Если же оставить технические подробности в стороне и взглянуть на SATA с этической точки зрения, то худшего интерфейса, вероятно, не существует в природе. Разработка SATA велась и ведется закрытым сообществом SATA-IO (Serial ATA International Organization — Международная организация Serial ATA). По этой причине и сам стандарт SATA является закрытым (см. https://www.sata-io.org/secure/spec_download.asp). Таким образом, подробная техническая документация доступна только членам данного сообщества. В открытом доступе находится лишь устаревшая информация, а современные и актуальные ревизии доступны для бесплатного скачивания лишь членам SATA-IO. Тем не менее, никто не сомневается, что будущее принадлежит SATA. Как утверждает Хэйл Лэндис (Hale Landis), "секретное общество" вынашивает планы по замене SCSI. Иначе говоря, впереди нас ждет сплошной мрак. Заинтересованным читателям можно порекомендовать следующую ссылку: http://www.ata-atapi.com/sata.htm.

Аббревиатура IDE расшифровывается как Integrated Device Electronic (Интегрированное Электронное Устройство) и де-факто является синонимом ATA, хотя в девичестве обозначало не более, чем интеграцию устройства с контроллером. На сегодняшний день эта аббревиатура переродилась в торговую марку, практически полностью вытеснившую из употребления аббревиатуру ATA.

Примечание

На сайте http://www.ata-atapi.com недвусмысленно утверждается, что ATA и ATAPI — это действительные имена интерфейсов массовых дисковых накопителей, часто называемые IDE и EIDE соответственно. IDE и EIDE, главным образом, используются продавцами, которые не ведают, чем торгуют, и журналистами, которые сами не знают, о чем пишут. Вот и дословная цитата: "ATA and ATAPI are the real names for the mass storage device interface that is frequently called IDE and EIDE. IDE and EIDE are mostly used by marketing people who do not know what they are selling and by writers for magazines who do not know what they are writing about".

Смертельная схватка

Основной недостаток интерфейсов ATA/SATA, который до сих пор не преодолен, — это ограниченное количество подключаемых устройств. До тех пор, пока вы довольствуетесь одним жестким диском и одним приводом CD/DVD-ROM, никаких проблем не возникает, но если вы захотите подключить два винчестера, один CD-ROM, один CD-RW и один DVD-ROM, то мне остается только вам посочувствовать.

Дисковые массивы, состоящие из нескольких винчестеров, на контроллерах ATA не могут быть реализованы в принципе, так как каждое устройство требует своего контроллера, а каждый контроллер — своего IRQ и канала DMA. К тому же, отсутствие полнофункционального планировщика отрицательно сказывается на производительности дисковой подсистемы (особенно на беспорядочных запросах) и усложняет ее программирование. Дело в том, что при возникновении какой бы то ни было ошибки вся очередь сбрасывается, а это значит, что инициатору запросов требуется хранить ее копию, тщательно отслеживая все изменения. Короче говоря, нормальных контроллеров RAID нет ни под ATA, ни под SATA-накопители, и, по-видимому, никогда не будет. Модели, представленные на рынке, сильно напоминают пионерские разработки, созданные впопыхах, и содержат большое количество фатальных ошибок, часто приводящих к необратимой порче данных. Пользоваться им даже в домашних целях категорически не рекомендуется. Разумеется, никакие физические законы не препятствуют созданию правильного контроллера RAID с поддержкой ATA/SATA. Однако фирмы-производители просто не хотят вкладывать деньги в эту разработку, и не сделают этого до тех пор, пока в ATA/SATA не появится полноценный планировщик очереди запросов.

С другой стороны, для подключения устройств SCSI требуется приобрести весьма дорогостоящий хост-контроллер (нормальные контроллеры стоят от 100 долларов, те же, что интегрированы в материнские платы, в большинстве своем оставляют довольно мрачные впечатления). Причем различных электрических интерфейсов у SCSI намного больше, чем у ATA, и они намного хуже совместимы. Процедура подключения устройства тоже не из легких, а перемычек на плате контроллера намного больше одной. Неправильно же выставленные перемычки могут стоить жизни и устройству, и контроллеру. Установка драйверов SCSI практически никогда не обходится без танцев с бубном, и многие из этих драйверов содержат ошибки, приводящие к порче всех хранящихся данных. Словом, пытаться настроить устройство SCSI без надлежащей подготовки могут только самоубийцы.

Резюме

Для домашнего использования (если только количество подключенных устройств не очень велико) лучше всего использовать накопители ATA/SATA. То же самое относится и к серверам, обслуживающих локальные сети небольших организаций. Для высокопроизводительных рабочих станций и серверов с внушительными дисковыми массивами однозначно выбирают SCSI.

Глава 4 Ремонт жестких дисков

Прежде чем затрагивать логические разрушения, например, непреднамеренное форматирование или удаление файлов (обсуждению которых в основном и посвящена данная книга), рассмотрим методику восстановления данных после аппаратных отказов жестких дисков. Сделать это абсолютно необходимо, поскольку выполнение этих операций — это вопрос жизни и смерти вашего жесткого диска.

Введение

Объемы жестких дисков стремительно растут, а их надежность неуклонно падает. С одной стороны, поджимает плотность записи, с другой — конкуренция. Повсеместно применяются дешевые комплектующие и "сырые" технические решения, обкатывать которые приходится потребителям. Залог безопасности данных — ежедневное резервирование (тем более что современные съемные носители это позволяют). Однако, несмотря на это, даже продвинутые специалисты часто пренебрегают этой рекомендацией, ведь все "и так работает"…

После отказа винчестера данные практически всегда можно восстановить, если действовать по плану. Если же плана нет, от "врачевания" лучше сразу же отказаться. Неумелые попытки только затрудняют процедуру восстановления, а иногда и делают ее совершенно невозможной. Сотрудники сервис- центров настоятельно отговаривают пользователей от самостоятельного ремонта, а за ослушание карают либо удвоенной (утроенной) ценой, либо же отказываются от восстановления. И делают они это совсем не потому, что боятся, что клиент сможет обойтись без их помощи! Жесткие диски — очень сложные устройства. Это не радиоприемники или прочие бытовые устройства, которые часто можно отремонтировать и без специализированных знаний!

У работников сервисного центра есть специализированное оборудование, накопленные знания и опыт. Через их руки прошли десятки тысяч винчестеров, поэтому шансы на успешное восстановление данных здесь намного выше, чем у простого программиста или администратора, рыдающего над убитым диском. Это — теоретически. Практически же... Цена за восстановление зачастую переходит все границы, причем никаких гарантий на благоприятный исход все равно нет. Известно немало случаев, когда "кустари-одиночки" бесплатно восстанавливали винчестеры, угробленные "специалистами" сервис-центров. А для жителей глубинки никакие "центры" вообще не доступны, и им приходится рассчитывать только на себя.

В этой главе будет идти речь о восстановлении данных. Ремонт винчестеров (за исключением редких случаев) или невозможен, или экономически нецелесообразен. Нашей задачей будет временное восстановление работоспособности жесткого диска, достаточное лишь для копирования самых ценных данных, в идеале — всего диска целиком. Мы рассмотрим исключительно общие вопросы ремонта жестких дисков, а в подробности пошаговой методики диагностики вдаваться не будем. Это — чрезвычайно обширная тема, заслуживающая отдельной книги и, к тому же, требующая индивидуального подхода к каждой конкретной модели диска. Заинтересованных читателей, желающих изучить данную тему углубленно, можно отослать к документации, представленной на сайте АСЕ Lab (http://www.acelab.ru/products/pc/traning.html). Фрагменты этой документации доступны, в том числе, и незарегистрированным пользователям. Так что не будем повторяться. Основная цель данной главы — продемонстрировать, что ремонт жестких дисков возможен и в домашних условиях.

Внутреннее устройство жесткого диска

Блок-схема типичного жесткого диска представлена на рис. 4.1. Жесткий диск состоит из гермоблока и платы электроники. В гермоблоке расположены:

□ шпиндельный двигатель, вращающий пакет из одного или нескольких магнитных дисков;

□ блок магнитных головок (БМГ), который ранее управлялся шаговым электродвигателем, а теперь работает под управлением устройства, известного как "звуковая катушка" (voice coil);

□ предусилитель-коммутатор чтения/записи, смонтированный в микросхеме, расположенной либо непосредственно на БМГ, либо на отдельной плате рядом с ней. В последнем случае замена коммутатора возможна без съема БМГ, что существенно упрощает его ремонт.

Рис. 4.1. Блок-схема типичного жесткого диска

Плата электроники содержит:

□ контроллер шпиндельного двигателя и звуковой катушки, управляющий вращением пакета дисков и позиционированием головок;

□ канал чтения/записи;

□ микроконтроллер, являющийся, по сути, "сердцем" винчестера;

□ контроллер диска, отвечающий за обслуживание интерфейса ATA.

Принципы ремонта жестких дисков

Древние жесткие диски стоили дорого, использовали целую россыпь микросхем с низкой степенью интеграции и серийные комплектующие, над которыми еще имело смысл подолгу зависать с осциллографом, выискивая неисправный элемент. Но затем степень интеграции начала стремительно нарастать, производители перешли на заказные чипы, а цены на винчестеры упали. Ремонтировать электронику стало не только сложно, но еще и нерентабельно.

Основным способом возвращения работоспособности жесткому диску стала замена всей платы контроллера целиком. Для этой цели берется диск идентичной модели (донор), и плата переставляется на гермоблок с восстанавливаемыми данными (акцептор). Исключение составляет мелкий ремонт, наподобие замены перегоревшего предохранителя или транзистора, который можно выполнить непосредственно на теле "пациента".

Возникает вопрос — если ремонтники уже давно ничего не ремонтируют, а только тасуют платы, зачем же к ним обращаться и платить деньги, когда эту операцию можно проделать и самостоятельно? Однако в данном случае проще сказать, чем реально сделать.

Во-первых, необходимо найти подходящего донора. У разных моделей винчестеров совместимость плат электроники существенно различна. Некоторые из них требуют совпадения всех цифр в номере модели, а некоторые соглашаются работать и с "родственным" контроллером. Есть и такие модели, которые могут не работать даже при полном совпадении всех букв и цифр, и тогда приходится перебирать одного донора за другим в надежде найти подходящий. Особенности поведения каждой модели можно почерпнуть из документации, прилагаемой к PC-3000, или найти в Интернете. Поиски доноров серьезно осложняются тем, что период производства большинства винчестеров намного меньше их среднего срока существования. Компьютерные магазины постоянно обновляют свой ассортимент, и приобрести модель, аналогичную той, что вы купили несколько лет назад, скорее всего, не удастся. Остаются радиорынки и фирмы, торгующие подержанными комплектующими, но и здесь выбор невелик.

Внимание!

"Неродной" контроллер может повредить микросхему коммутатора/предусилителя, расположенную внутри гермоблока, и разрушить служебную информацию, что существенно затруднит дальнейший ремонт. Никогда не переставляйте платы, если у вас есть хотя бы тень сомнения в их совместимости!

Во-вторых, помимо электроники, на плате контроллера имеется микросхема ПЗУ, в которой могут быть записаны индивидуальные настройки. В этом случае с чужой платой винчестер работать просто не будет! Тут есть два пути. Если акцептор еще подает признаки жизни, с него считывается оригинальная прошивка, которая затем записывается на плату донора. Если этот вариант не срабатывает, приходится перепаивать непосредственно само ПЗУ.

В-третьих, даже если винчестер "заведется" с чужой платой, последовательность нумерации секторов может оказаться нарушена, и файловая система превратится в мусор. Если это случится, разгребать этот мусор придется вручную или с помощью специализированных программных комплексов. Лучшим среди этих комплексов является Data Extractor, входящий в комплект PC-3000, но также способный работать и отдельно от него со штатным контроллером IDE.

Вообще говоря, никаких экстраординарных способностей для ремонта не требуется, и он вполне по силам мастерам средней руки. Отказ электроники — это еще полбеды. Гораздо хуже, если испорчена часть служебной информации, записанной на магнитных пластинах (эта тема будет освещена более подробно далее в этой главе). Это может произойти по разным причинам, наиболее распространенными среди которых являются: ошибки в прошивке, сбои питания, отказ электроники, вибрация/удары, деформация гермоблока. При этом жесткий диск не инициализируется или выдает сообщение об ошибке в ответ на любую команду. Некоторые винчестеры автоматически переходят в технологический режим, предназначенный для записи служебной информации, которая может быть передана либо через стандартный интерфейс ATA, либо через COM-терминал.

В состав PC-3000 входит большая коллекция разнообразных служебных модулей для популярных моделей жестких дисков, а всем зарегистрированным пользователем предоставляется бесплатный доступ к FTP-серверу, на котором можно найти практически все, что угодно. Как вариант, можно воспользоваться специализированными утилитами, распространяемыми производителями винчестера, выбрав режим обновления прошивки. Важно отметить, что при этом обновляются далеко не все модули; более того, далеко не для всех моделей такие утилиты существуют. К тому же, этот способ восстановления бесполезен, если в служебной зоне имеются физические дефекты или если накопитель "зависает" еще на старте, отказываясь входить в технологический режим. На этот случай существует метод горячей замены (hot-swap). В этой процедуре также участвуют два накопителя — донор и акцептор, но трансплантация осуществляется на лету. Акцептор обесточивается, с него снимается плата электроники, обнажая гермоблок. Донор подключается к шлейфу IDE, на него подается питание, затем, после завершения процесса инициализации и выдачи сигнала готовности, отдается команда ATA Sleep (95h), останавливающая шпиндельный двигатель. Все остальные узлы остаются под напряжением. Контроллер аккуратно свинчивается и переставляется на гермоблок акцептора. Затем ему подается любая команда для пробуждения (например, команда чтения сектора). Поскольку контроллер уже был проинициализирован, обращения к служебной зоне не происходит, и с диска удается считать всю уцелевшую информацию.

Примечание

При использовании штатного контроллера IDE необходимо заблаговременно отключить S.M.A.R.T, в настройках BIOS Setup, иначе винчестер будет производить запись протокола S.M.A.R.T, в служебную зону.

Требования к совместимости плат электроники — те же самые, что и в случае простой перестановки контроллера. В принципе, нет необходимости переставлять плату донора на акцептор. Можно взять плату акцептора, проинициализировать ее на гермоблоке донора, а затем вернуть обратно. Такой способ даже более предпочтителен, поскольку в этом случае акцептор будет работать со "своим" ПЗУ.

Ряд неисправностей требует вскрытия гермоблока и ювелирного мастерства рук. Первое место по частоте отказов занимает выход из строя одной или нескольких магнитных головок (рис. 4.2). Причиной может быть и заводской брак, и пробой электроники, и механическое воздействие (например, удар). Если головка остается физически неповрежденной, то одна из поверхностей перестает читаться, и тогда через каждые N секторов образуется BAD-сектор, где N — количество головок. Некоторые модели имеют 6 головок, некоторые — только одну, тогда при ее отказе диск становится полностью неработоспособным и не может прочитать даже служебную зону. Но и при отказе одной из шести головок информация превращается в труху. Все файлы, размер которых превышает 3 Кбайт (512×6), становятся "продырявленными". Что делать? Переставлять блок головок! Это очень сложная операция, и у начинающих мастеров в половине случаев она заканчивается фатально. Практиковаться на своем рабочем винчестере, который надо восстановить, категорически недопустимо! Сначала потренируйтесь на жестких дисках разной степени убитости, на которых нет ничего интересного.

Рис. 4.2. Блок магнитных головок с микросхемой коммутатора/предусилителя

Нам потребуется донор близкой модели. Точное совпадение всех цифр модели уже не обязательно, главное — чтобы БМГ был аналогичного типа. Некоторые диски паркуют головки за пределами внешней кромки магнитных пластин, некоторые — в специальной зоне близ центра шпинделя. Последний случай наиболее сложен. Ведь чтобы снять головки, их нужно протащить через всю поверхность, а допускать контакт головки с поверхностью нельзя, иначе магнитное покрытие будет разрушено!

Вооружившись тонкой полоской выгнутого и обезжиренного пластика, аккуратно заводим ее под каждую головку, так, чтобы пластик приподнимал головку над поверхностью, но сам ее не касался, и выводим головки за пределы внешний кромки. Чтобы головки не соприкасались и не царапали друг друга, между ними вставляется полоска полиэтилена, которую можно вырезать из антистатической упаковки жесткого диска (рис. 4.3). Заменяется только БМГ. "Родной" магнит звуковой катушки акцептора остается на месте. В зону парковки магнитные головки заводятся аналогичным образом, но в обратной последовательности. Остается лишь закрутить винт оси позиционера и надеть крышку на гермоблок. При включении винчестера практически наверняка раздастся жуткий звук, а скорость чтения упадет в десятки раз. Это — следствие работы с чужим БМГ, на "неродных" адаптивах. Подтягивая винты крышки, можно до некоторой степени выровнять график чтения. Долго в таком состоянии жесткий диск работать не может, поэтому необходимо как можно скорее приступать к вычитыванию поверхности, начиная с наиболее ценных данных. Более подробную информацию на эту тему можно найти в статье Сергея Казанского "Как я переставлял блок головок на Fujitsu MPG3409AH, чтобы спасти информацию. (Записки сумасшедшего ремонтника)": http://onehalf.pisem.net/stat/heads.html.

Рис. 4.3. Инструмент для перемещения БМГ, изготавливаемый из узкой полоски пластика (1), обжимаемого на разогретом металлическом стержне (2)

Некоторые жесткие диски содержат только одну магнитную головку, в случае отказа которой выгоднее переставлять саму пластину, как показано в уже упомянутом видеоматериале Сергея Яценко: http://pc3k.rsu.ru/video/video03_N40P_disk_swap.avi.

Также приходится сталкиваться и с "залипанием" магнитных головок, в прямом смысле слова прилипших к поверхности за счет сил межмолекулярного притяжения. Некоторые источники рекомендуют в этом случае просто крутануть диск в горизонтальном направлении, но польза от этого действия очень сомнительна, а вот вред оно может нанести немалый и зачастую непоправимый (например, повредить подвески головки с последующим фрезерованием магнитной поверхности). В этом случае лучше разобрать гермоблок и аккуратно приподнять головки с помощью уже знакомого нам куска изогнутого пластика, вернув их в зону парковки. Подробности — в статье Сергея Яценко: "Восстановление гермоблока IBM DJNA371350 после падения": http://www.acelab.ru/pcTechSupport/DOSvers/MFGFeature//IBM/VGPP.html (к сожалению, доступной только для зарегистрированных пользователей PC-3000).

Кроме того, встречаются случаи повреждения коммутатора/предусилителя или обрыва гибкого шлейфа. Если коммутатор/предусилитель расположен непосредственно на БМГ (особенно в микросхеме бескорпусного исполнения), то весь БМГ заменяется целиком по вышеописанной методике.

Звуковая катушка, в силу своей конструктивной простоты, не отказывает практически никогда (там просто нечему ломаться), но вот выводные провода обломаться могут. К счастью, их легко припаять.

Шпиндельный двигатель очень надежен и перегорает/замыкает обмотки только в исключительных случаях. Однако заклинивание гидродинамического подшипника — вполне распространенное явление. Если это происходит, то подшипник приходится расклинивать по методике, описанной в статье http://www.acelab.ru/pcTechSupport/DOSvers/TechDoc/Barracuda4.html (к сожалению, доступной только для зарегистрированных пользователей PC-3000).

Прошивка и адаптивы жесткого диска

Электроника диска — это только скелет. Без управляющих микропрограмм она работать не будет! Первые модели винчестеров хранили микропрограммы в ПЗУ, что создавало неудобства и накладывало определенные ограничения. Теперь же для этой цели используется сам жесткий диск! Разработчик резервирует некоторый объем дискового пространства и размещает в нем весь необходимый код и все необходимые данные. Эта информация организована в виде модулей (слабое подобие файловой системы) и управляется специализированной операционной системой. В ПЗУ остается лишь базовый код, своеобразный "фундамент" винчестера. Некоторые производители пошли еще дальше, убрав из ПЗУ все, кроме первичного загрузчика.

Само ПЗУ может быть расположено как внутри микроконтроллера, так и на отдельной микросхеме. Практически все винчестеры имеют микросхему FLASH-ROM, но не на всех моделях она распаяна. Если микросхема FLASH-ROM установлена, то микроконтроллер считывает прошивку из нее, если нет — обращается к своему внутреннему ПЗУ.

Часть модулей (и информации, находящейся в ПЗУ) одинакова для всей серии винчестеров. К ней, в первую очередь, относится совокупность управляющих микропрограмм. Эти модули полностью взаимозаменяемы, и один диск свободно может работать с модулем другого без каких-либо последствий.

Часть модулей (реже — информации из ПЗУ) готовится отдельно для каждой партии. Например, паспорт диска, описывающий его конфигурацию, указывает количество головок, физических секторов и цилиндров. В процессе инициализации микропроцессор опрашивает коммутатор и перечисляет головки. Если их количество не совпадает с указанным в паспорте, винчестер может "забастовать" и отказаться инициализироваться. Зачастую производители отключают некоторые головки из-за дефектов поверхности, неисправностей самых головок, или же по маркетинговым соображениям. Как следствие — образуются внешне очень похожие модели-близнецы, для которых непосредственная перестановка плат все же невозможна. В этом случае паспорт приходится корректировать, для чего опять-таки понадобится PC-3000. Однако, в принципе, подобрать донора с идентичным паспортом вполне возможно и без коррекции.

Основным источником неприятностей при ремонте являются модули (и, довольно часто, информация, прошитая в ПЗУ), которые уникальны для каждого экземпляра винчестера и настраиваются строго индивидуально. В частности, каждый жесткий диск имеет, как минимум, два списка дефектов — первичный список, или P-list (Primary list) и растущий список, или G-list (Growing list). В P-list заносятся номера дефектных секторов, обнаруженные еще на стадии заводского тестирования, a G-list формируется самим жестким диском в процессе его эксплуатации. Если запись в сектор происходит с ошибкой, сбойный сектор переназначается другим сектором, взятым из резервной области. Некоторые жесткие диски поддерживают список "подозрительных секторов": если сектор начинает читаться не с первого раза, он замещается, а информация о замещении сохраняется либо в отдельном списке, либо в G-list.

Все эти процессы протекают скрытно от пользователя. Специальный модуль, называемый транслятором, переводит физические адреса в номера логических блоков или виртуальные номера CHS (цилиндр-головка-сектор), и внешне нумерация секторов не нарушается. Все работает нормально до тех пор, пока P- или G-списки не оказываются разрушенными, или пока на гермоблок не устанавливается плата с чужими настройками. Если P/G-списки хранятся во FLASH-ROM (а часто так и бывает), файловая система оказывается полностью неработоспособной, ведь трансляция адресов нарушена! При этом, хотя на секторном уровне все читается нормально, становится совершенно непонятно, какой сектор какому файлу принадлежит.

К счастью, восстановить транслятор довольно просто, поскольку практически все файловые структуры (да и сами файлы) имеют характерные последовательности байт (сигнатуры). Для начала нужно очистить таблицы транслятора (сгенерировать пустые P/G-списки), в противном случае сектора, помеченные у донора как замещенные, не смогут быть прочитаны на акцепторе. Различные винчестеры имеют различное число замещенных секторов. В некоторых винчестерах замещенных секторов может не быть вообще, в то время как на других их количество может доходить до нескольких тысяч. Формат P/G-списков варьируется от одной модели к другой, и для работы с ним лучше всего применять PC-3000. В экстренных случаях, если в вашем распоряжении нет PC-3000, можно применить утилиты от производителей винчестера и дать команду ATA unassign.

Затем необходимо просканировать весь диск на предмет поиска характерных сигнатур и занести их "физические" адреса в список. Естественно, эти адреса не являются "физическими" в подлинном смысле этого слова. На самом деле они представляют собой логические адреса без переназначенных секторов.

На данном этапе, исследуя служебные структуры файловой системы (каталоги, MFT), мы определяем номера кластеров подчиненных структур. Переводим кластеры в сектора и создаем еще один список. В результате будет получено два списка, между которыми прослеживается четкая корреляция. Первый список как бы "растягивается" вдоль второго. Иными словами, каждый переназначенный сектор увеличивает расхождение между последующими "физическими" и логическими адресами на единицу. Проделав необходимые математические вычисления, можно рассчитать необходимую поправку и частично восстановить транслятор. Слово "частично" используется потому, что целевые адреса замещенных секторов остаются неизвестными, а это значит, что в восстанавливаемых данных образуются "дыры". Тем не менее, большая часть информации все же будет возвращена из небытия. Аппаратно-программный комплекс PC-3000 автоматически восстанавливает транслятор, используя довольно продвинутые алгоритмы, которые постоянно совершенствуются. Кстати, при желании утилиту для восстановления транслятора можно написать и самостоятельно, но для этого нужно быть настоящим профессионалом.

К сожалению, ни PC-3000, ни другие аппаратно-программные комплексы не всемогущи. Например, ни один из них не способен восстанавливать адаптивы. Адаптивы начали доминировать сравнительно недавно. До этого индивидуальные настройки диска сводились к высокоуровневым наслоениям, никак не препятствующим чтению информации на физическом уровне. Перестановка плат могла привести к невозможности работы с диском средствами операционной системы, но данные всегда было можно прочитать посекторно стандартными командами ATA или, на худой конец, на уровне физических адресов в технологическом режиме.

Но плотность информации неуклонно росла, нормативы допусков ужесточались, а это значит, что усложнялся и дорожал производственный цикл. В промышленных условиях невозможно изготовить два абсолютно одинаковых жестких диска. Справиться с неоднородностью магнитного покрытия, влекущего за собой непостоянство параметров сигнала головки в зависимости от угла поворота позиционера, чрезвычайно сложно. Таким образом, производитель должен выбрать один из перечисленных ниже путей.

1. Уменьшить плотность информации до той степени, при которой рассогласованиями можно пренебречь. Однако в этом случае для достижения той же емкости придется устанавливать в диск больше пластин, что удорожает конструкцию и вызывает новые проблемы.

2. Улучшить качество производства. Это хороший вариант, но при современном уровне развития науки, технологий и экономики он настолько нереален, что даже не обсуждается.

3. Индивидуально калибровать каждый жесткий диск, записывая на него так называемые адаптивные настройки. Именно этот вариант и был выбран производителями, что и привело к появлению адаптивов.

Состав и формат адаптивов меняется от модели к модели. В грубом приближении, в состав адаптивов входят: ток записи, усиление канала, профиль эквалайзера, напряжение смещения для каждой головки, таблица коррекции параметров каждой головки для каждой зоны и т.д., и т.п. Без своих "родных" адаптивов жесткий диск просто не будет работать! Даже если произойдет чудо, и "чужие" адаптивы все-таки подойдут (а чудес, как известно, не бывает), то информация будет считываться крайне медленно и с большим количеством ошибок. Подобрать адаптивы нереально, рассчитать их в "домашних" условиях — тоже. Но ведь как-то же эти адаптивы возникают? Чисто теоретически для заполнения таблицы адаптивов не нужно ничего, кроме самого винчестера, и некоторые модели жестких дисков даже содержат в прошивке специальную программу Self Scan, как раз и предназначенную для этих целей. Да, она действительно рассчитывает адаптивы, но… при этом уничтожает всю содержащуюся на жестком диске информацию, что делает ее непригодной для наших целей.

Адаптивы могут храниться как на самом диске в служебной зоне (и тогда смена плат проходит на ура, но не работает hot-swap), либо в микросхеме FLASH-ROM, которую перед заменой плат следует перепаять. Диски без адаптивов встречаются все реже и реже, можно сказать, что практически вообще не встречаются.

Часть II Автоматическое и ручное восстановление данных с жестких дисков

Глава 5 Основные концепции ручного восстановления данных

Долгое время главным козырем противников NTFS был следующий аргумент — чем вы будете ее восстанавливать в случае, если она окажется поврежденной? А ведь повреждения файловой системы возникают достаточно часто! При всей своей надежности файловая система NTFS не застрахована от потрясений. Ошибки оператора, вирусы, сбои питания, зависания ОС, дефекты поверхности, отказ электроники — любой из этих факторов может стать причиной повреждения, а то и разрушения файловой системы. С каждым днем человечество все сильнее и сильнее зависит от компьютеров, объемы жестких дисков стремительно растут, а с ними растет и ценность содержащихся на них данных, потеря которых зачастую невосполнима.

Спрос рождает предложение, и на рынке информационных услуг постоянно появляются фирмы, специализирующиеся на восстановлении данных. К сожалению, действительно квалифицированных специалистов можно встретить лишь в некоторых из них. Многие из них лишь создают видимость кипучей деятельности, выставляя астрономические счета при посредственном качестве восстановления. Но время кустарей уже ушло. Рабочая атмосфера изменилась. Хакеры разобрались со строением NTFS и документировали ее ключевые структуры. Начал формироваться достойный инструментарий для ручного восстановления. За минувшее время накопился огромный опыт по борьбе за спасение данных, частью которого я и хочу поделиться с читателями.

Что делать в случае катастрофической потери данных

Прежде всего — не паникуйте! Заниматься восстановлением можно только на трезвую голову. Непродуманные, лихорадочные действия только усугубляют ваше и без того незавидное положение.

Не используйте никаких автоматизированных утилит, если полностью в них не уверены. Последствия такого "лечения" могут быть катастрофическими, а результаты "восстановления" — необратимыми. То же самое относится и к "специалистам", обитающим в фирмах непонятного происхождения и орудующим все теми же автоматизированными утилитами, которыми вы можете воспользоваться и без них. Некоторые пытаются создавать необходимый инструментарий самостоятельно. Чаще всего он оказывается неработоспособным еще с рождения, но зато какая гордость для фирмы! Какое впечатляющее средство демонстрации собственной крутизны! Часто маркетологи этих фирм абсолютно необоснованно заявляют, что разработка их фирмы превосходит все имеющиеся утилиты вместе взятые, как коммерческие, так и условно-бесплатные. Но поверьте, что хорошо известные и давно представленные на рынке утилиты (например, GetDataBack) тоже писали отнюдь не профаны, причем делалось это при непосредственном участии разработчиков оригинального драйвера NTFS, хорошо знающих все его тонкости и особенности поведения. Это лучшее из того, что есть на рынке, и пока еще никому не удалось их превзойти!

Поиск по сайту: