淺談磁盤數(shù)據(jù)丟失的原理以及恢復(fù)方法

金克寧

佛山市三水區(qū)技工學(xué)校 廣東 528100

0 前言

近幾年隨著電子產(chǎn)品普及率的提高，越來越多的資料均采用數(shù)字存儲，隨之而來的就是由于各種原因產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)恢復(fù)已經(jīng)發(fā)展為一個新興產(chǎn)業(yè)，本文以硬盤為主對磁盤故障進行一般分析以及提出簡單恢復(fù)方法。

1 硬盤故障造成數(shù)據(jù)丟失的分析

1.1 人為破壞或者病毒破壞

有時候我們會不小心刪除文件和破壞分區(qū)表，這都會造成有效數(shù)據(jù)的丟失，這種數(shù)據(jù)丟失需要借助數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件或手工修復(fù)來達到數(shù)據(jù)的恢復(fù)。

病毒入侵也是造成數(shù)據(jù)丟失的一個重要原因，一般病毒是不會造成數(shù)據(jù)丟失的，但是有些病毒有可能會造成硬盤鎖死，分區(qū)丟失或是數(shù)據(jù)丟失，這時候不能單純的使用殺毒軟件來清理病毒，很容易造成數(shù)據(jù)的嚴(yán)重破壞。

1.2 邏輯故障產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失

所謂邏輯故障是指與文件系統(tǒng)有關(guān)的故障。硬盤數(shù)據(jù)的寫和讀，都是通過文件系統(tǒng)來實現(xiàn)的。如果磁盤文件系統(tǒng)損壞，那么計算機就無法找到硬盤上的文件和數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)的組成部分有：

(1) 分區(qū)表(Partition Table)：如果分區(qū)表損壞，一般系統(tǒng)都無法識別磁盤分區(qū)或卷。

(2) 引導(dǎo)扇區(qū)或超級塊(Boot Sector/Super Block)：引導(dǎo)扇區(qū)和超級塊定義了磁盤分區(qū)/卷的最重要的參數(shù)。

(3) 文件索引和其它元數(shù)據(jù)(Index and Meta data)：硬盤上的數(shù)據(jù)和文件按照一定的結(jié)構(gòu)分布在磁盤上，如果這種結(jié)構(gòu)遭到破壞，那么完整的文件或數(shù)據(jù)也就不存在了。

1.3 物理故障造成的數(shù)據(jù)損失

物理故障是指硬盤自身發(fā)生硬件損壞，導(dǎo)致硬盤無法正常運轉(zhuǎn)、識別或存取數(shù)據(jù)。硬盤一般有電路板、固件、磁頭、盤片、電機等電子/軟件/機械三部分組成，而任一組件都可能發(fā)生故障。

(1) 電路故障(PCB burned)：硬盤的電路板燒毀，或硬盤電路板上的控制芯片損壞。由于硬盤電路板使用的都是可編程芯片，所以硬盤電路板的修復(fù)不僅僅是“電烙鐵”和“焊錫”的工作，還需要使用專門的編程設(shè)備。

(2) 固件損壞(Firm corrupt)：固件是控制硬盤正常運轉(zhuǎn)的硬件程序，是硬盤的“大腦”。

(3) 磁頭和電機故障(Head & motor failed)：磁頭和電機是硬盤的機械組件，位于密閉的、無塵的盤體內(nèi)部。磁頭會老化、變形；電機會燒毀、卡住，這兩個組件損壞會使得硬盤徹底報廢無法修復(fù)，只有使用專門的設(shè)備才可恢復(fù)數(shù)據(jù)。

(4) 盤片損傷(Platter scratch)：盤片是保存數(shù)據(jù)的載體。硬盤在使用過程中，會由于老化或劃傷產(chǎn)生壞扇區(qū)。

2 磁盤丟失數(shù)據(jù)的恢復(fù)方法

2.1 邏輯故障或人為、病毒破壞的修復(fù)方法

由于數(shù)據(jù)的丟失方式不同，所以數(shù)據(jù)恢復(fù)方法也不盡相同，對于非物理性的硬盤損壞，我們可以借用一些數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件進行恢復(fù)，現(xiàn)實中很多人不知道刪除、格式化等硬盤操作丟失的數(shù)據(jù)可以數(shù)恢復(fù)，以為刪除、格式化以后數(shù)據(jù)就不存在了。遇到數(shù)據(jù)丟失后，千萬不要自己亂分區(qū)或者格式化這個盤，保持原樣恢復(fù)的效果最好，操作不慎很容易二次破壞數(shù)據(jù)，破壞了就很難恢復(fù)的，即使是一些專業(yè)的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司也無能為力。

很多硬盤數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件支持 FAT12/FAT16/FAT32/NTFS文件系統(tǒng)，可以導(dǎo)出文件夾，能夠恢復(fù)被刪除/格式化/重新分區(qū)/分區(qū)表破壞/Ghost誤操作/病毒破壞而丟失的文件，本人有一次因為格式化硬盤盤符失誤，造成E：盤下一些珍貴資料丟失，借用朋友推薦的“頂尖數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件”進行恢復(fù)，效果不錯，現(xiàn)就個人經(jīng)歷與大家分享：

下載安裝軟件，安裝是不要安裝在與恢復(fù)數(shù)據(jù)的分區(qū)，即如你想恢復(fù)的數(shù)據(jù)原先是在E盤，那么你不能將軟件安裝在E盤上。

首先選中文件所在的盤符。

接下來單擊快速掃描或深度掃描，最后勾選中要恢復(fù)的文件單擊恢復(fù)文件。

這款軟件采用最新的多線程引擎，掃描速度極快，能掃描出磁盤底層的數(shù)據(jù)，經(jīng)過高級的分析算法，能把丟失的目錄和文件在內(nèi)存中重建出來，數(shù)據(jù)恢復(fù)效果極好。同時，本軟件不會向硬盤內(nèi)寫入數(shù)據(jù)，所有操作均在內(nèi)存中完成，能有效地避免對數(shù)據(jù)的二次破壞。與國外的軟件相比，這款軟件完美支持中文目錄、文件恢復(fù)。這款軟件的界面是向?qū)降?，十分友好，比較適合電腦初學(xué)者使用，除此之外，還有很多比較知名軟件如SuperRecovery、Recover My Files、老牌的數(shù)據(jù)恢復(fù)工具FinalData2.0企業(yè)版等等，效果都不錯。

2.2 對于物理損壞的磁盤進行數(shù)據(jù)恢復(fù)的方法

硬件故障有很多種，高溫和震動會造成物理的損害，這些都需要我們具備一定的電路基礎(chǔ)，深入了解磁盤的工作原理，配合各種硬件維修工具來進行修復(fù)。對于有實際盤體的磁盤如硬盤，移動盤，閃盤，SD卡、CF卡等數(shù)據(jù)介質(zhì)損壞或出現(xiàn)電路板故障、磁頭偏移、盤片劃傷等情況下，采用開體更換，加載，定位等方法進行數(shù)據(jù)修復(fù)。

對于SD卡，CF卡，記憶棒等，U盤，甚至最新的SSD固態(tài)硬盤。由于沒有盤體，沒有盤片，存儲的數(shù)據(jù)是FLASH芯片。如果出現(xiàn)硬件故障，目前只具備修復(fù)此類故障的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司不是很多，這是由于一般的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司做此類介質(zhì)時，需要了解匹配對應(yīng)的主控芯片，而主控芯片需要拆開后才能知道，備件一拆，立馬毀了，如果主控芯片不能配對，數(shù)據(jù)仍然無法恢復(fù)。即使碰巧配上主控型號，也不代表一定可以讀出數(shù)據(jù)，因此恢復(fù)的成本和代價非常之高。一般的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司碰上此類介質(zhì)，成功率非常低，基本上放棄，這種恢復(fù)技術(shù)和原理是目前大多數(shù)數(shù)據(jù)恢復(fù)的做法。但是，對于恢復(fù) FLASH類的介質(zhì)，已經(jīng)新出一種數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)，可以不需要配對主控芯片，通過一種特殊的硬件設(shè)備，直接讀取 FLASH芯片里的代碼，然后配上特殊的算法和軟件，通過人工組合，直接重組出 FLASH數(shù)據(jù)。這種恢復(fù)方法和原理，成功率幾乎接近 100%。但是受制于此類設(shè)備的昂貴，同時對數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)要求很高，工程師不但要精通硬件，還需要軟件，更要精通文件系統(tǒng)，因此目前全國只有極個別的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司可以做到成功率接近 100%，有些公司花了很高代價采購此設(shè)備后，由于工程師技術(shù)所限，不會使用，同樣無法恢復(fù)。雖然從技術(shù)上解決了 FLASH恢復(fù)的難題，但是對客戶而言，此類恢復(fù)的成本非常之高，比硬盤的硬件故障恢復(fù)價格要高，10G以上的要幾千元。

3 數(shù)據(jù)恢復(fù)

恢復(fù)數(shù)據(jù)的過程中，由于方法不當(dāng)造成數(shù)據(jù)的二次破壞。使得恢復(fù)的難度倍增甚至沒法恢復(fù)。

(1) 不能把數(shù)據(jù)直接恢復(fù)到源盤上。很多用戶刪除文件后，用一般的軟件恢復(fù)出來的文件直接還原到原來的目錄下，這樣破壞原來數(shù)據(jù)的可能性非常大，所以嚴(yán)格禁止直接還原到源盤。

(2) 電腦非正常關(guān)機后再開機機進入啟動畫面時電腦會提示是否需要做磁盤檢查，默認(rèn)10秒后開始進行DskChk磁盤檢查操作，這個操作是可以修復(fù)一些小損壞的目錄文件，但是很多時候反而會破壞了數(shù)據(jù)。因為復(fù)雜的目錄結(jié)構(gòu)它是無法修復(fù)的。修復(fù)失敗后，系統(tǒng)在根目錄下會形成FOUND.000這樣的文件夾，里面有很多以.CHK為擴展名的文件。有些文件改個名字就可以恢復(fù)，有些則徹底破壞了，特別是比較大的數(shù)據(jù)庫文件等。

(3) 很多人數(shù)據(jù)發(fā)生丟失后重新格式化分區(qū)，這也是造成數(shù)據(jù)二次破壞的重要原因。特別是格式化分區(qū)后分區(qū)類型改變會造成數(shù)據(jù)丟失，比如FAT32分區(qū)被格成NTFS分區(qū)，或者原來是NTFS的分區(qū)被格成FAT32分區(qū)。數(shù)據(jù)一旦丟失后，用一般的軟件是不能掃描出原來的目錄格式，再次分區(qū)會格式化成原來的類型。第二次格式化成原來的分區(qū)類型就是嚴(yán)重的錯誤操作，很可能把本來可以恢復(fù)的一些大的文件給破壞了，造成永久無法恢復(fù)。如果不慎二次格式化了硬盤，千萬不要重新建立分區(qū)。很容易破壞掉原先分區(qū)的文件分配表(FAT)或者文件記錄表(MFT)等重要區(qū)域，造成恢復(fù)難度大大增加。一些普通維修人員在恢復(fù)的實踐過程中碰到過多次客戶在分區(qū)表破壞后，先自行嘗試過幾種分區(qū)工具都無法恢復(fù)數(shù)據(jù)后才想到找專業(yè)人員幫忙，結(jié)果破壞了一些重要的目錄文件，造成文件目錄恢復(fù)不完整，有些大的文件無法恢復(fù)。而按客戶描述的最初分區(qū)丟失的情況，這些文件一般都可以完全恢復(fù)了。專業(yè)的數(shù)據(jù)恢復(fù)人員在重建分區(qū)表之前都會先定位分區(qū)的具體位置(邏輯扇區(qū)號)，然后用扇區(qū)查看工具先檢查分區(qū)的幾個重要參數(shù)比如DBR/FAT/FDT/MFT等，確認(rèn)后才修改分區(qū)表的，而且修改完分區(qū)表后在啟動系統(tǒng)過程中會禁止系統(tǒng)做dskchk破壞分區(qū)目錄，保證數(shù)據(jù)不會被破壞到。

(4) 服務(wù)器陣列丟失后請不要重做陣列。很多普通網(wǎng)管在服務(wù)器崩潰后強行讓陣列上線，即使掉線了的硬盤也強制上線，或者直接做rebuilding。這些操作都是非常危險的，任何寫入盤的操作都有可能破壞數(shù)據(jù)。

(5) 一旦數(shù)據(jù)丟失后，我們就不要往需要恢復(fù)的分區(qū)里面存新文件。最好是關(guān)閉所有程序，然后直接將電腦斷電，把硬盤掛到別的電腦來進行恢復(fù)，因為在關(guān)機或者開機狀態(tài)下，操作系統(tǒng)會往系統(tǒng)盤里面寫數(shù)據(jù)，可能會破壞數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

隨著電子產(chǎn)品的普及，硬盤數(shù)據(jù)存儲的容量越來越大，即使是最頂級的數(shù)據(jù)恢復(fù)公司也不能 100%保證丟失的數(shù)據(jù)能夠找回，建議大家防患于未然，即使在正常使用數(shù)據(jù)時候也需要注意以下問題：

(1) 系統(tǒng)提供的磁盤碎片整理工具是一個比較實用的工具，但是由于磁盤空間過大，所以軟件運行時間過長，運行過程中如果出現(xiàn)意外(比如突然斷電)數(shù)據(jù)很有可能丟失，建議大家少用為妙。

(2) 盡可能少一些使用剪切功能，特別是移動磁盤之間或者移動磁盤與硬盤之間的剪切操作，人工操作失誤或者突發(fā)性的硬件故障都有可能造成數(shù)據(jù)丟失。

(3) 養(yǎng)成定期備份數(shù)據(jù)的好習(xí)慣，特別是重要資料，如果需要格式化硬盤，最好先將數(shù)據(jù)保存到其它磁盤或者光盤上。

(4) 定期備份數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)安全，最好是刻盤備份，比存在硬盤里面更安全。

[1]李濤,姬秀娟.計算機組成原理[M].北京:清華大學(xué)出版社.2010.

[2]扈新波.數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)與典型實例[M].成都:電子工業(yè)出版社.2007.