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硬盤壞道缺陷探秘
現(xiàn)在電腦越來越多，問題也隨之多起來，在維護(hù)過程中，由于硬盤出問題是較多的, 尤其是出壞道的情況更是令人頭疼，下面跟著小編來學(xué)習(xí)一下硬盤壞道的相關(guān)知識!
多年來一直誤導(dǎo)著讀者的幾個(gè)常識性問題是：
1.硬盤邏輯壞道可以修復(fù)，而物理壞道不可修復(fù)。實(shí)際情況是，壞道并不分為邏輯壞道和物理壞道，不知道誰發(fā)明這兩個(gè)概念，反正廠家提供的技術(shù)資料中都沒有這樣的概念，倒是分為按邏輯地址記錄的壞扇區(qū)和按物理地址記錄的壞扇區(qū)。
2.硬盤出廠時(shí)沒有壞道，用戶發(fā)現(xiàn)壞道就意味著硬盤進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)。實(shí)際情況是，每個(gè)硬盤出廠前都記錄有一定數(shù)量的壞道，有些數(shù)量甚至達(dá)到數(shù)千上萬個(gè)壞扇區(qū)，相比之下，用戶發(fā)現(xiàn)一兩個(gè)壞道算多大危險(xiǎn)?
3.硬盤不認(rèn)盤就沒救，0磁道壞可以用分區(qū)方法來解決。實(shí)際情況是，有相當(dāng)部分不認(rèn)的硬盤也可以修好，而0磁道壞時(shí)很難分區(qū)。
如此誤導(dǎo)，如不是自己搜集研究外文資料并長期實(shí)踐，說不準(zhǔn)還長期拿來作信條呢。 在國外有許多的專業(yè)的硬盤維修論壇，在那里你可以發(fā)現(xiàn)有一些國家的硬盤維修技術(shù)達(dá)到了很高水準(zhǔn)。我敢肯定，他們的一些技術(shù)會令眾多硬盤廠家頭痛不已。和世界上眾多專業(yè)硬盤修理高手交流，使我受益菲淺。
總結(jié)起來，硬盤修復(fù)人士需要弄明白的幾個(gè)基本概念
在研究硬盤修復(fù)和使用專業(yè)軟件修復(fù)硬盤的過程中，必將涉及到一些基本的概念。在這里，高朋根據(jù)自己的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，試圖總結(jié)并解釋一些與“硬盤缺陷”相關(guān)的概念，與眾位讀者交流。
Bad sector (壞扇區(qū))
在硬盤中無法被正常訪問或不能被正確讀寫的扇區(qū)都稱為Bad sector。一個(gè)扇區(qū)能存儲512Bytes的數(shù)據(jù)，如果在某個(gè)扇區(qū)中有任何一個(gè)字節(jié)不能被正確讀寫，則這個(gè)扇區(qū)為Bad sector。除了存儲512Bytes外，每個(gè)扇區(qū)還有數(shù)十個(gè)Bytes信息，包括標(biāo)識(ID)、校驗(yàn)值和其它信息。這些信息任何一個(gè)字節(jié)出錯(cuò)都會導(dǎo)致該扇區(qū)變“Bad”。例如，在低級格式化的過程中每個(gè)扇區(qū)都分配有一個(gè)編號，寫在ID中。如果ID部分出錯(cuò)就會導(dǎo)致這個(gè)扇區(qū)無法被訪問到，則這個(gè)扇區(qū)屬于Bad sector。有一些Bad sector能夠通過低級格式化重寫這些信息來糾正。
Bad cluster (壞簇)
在用戶對硬盤分區(qū)并進(jìn)行高級格式化后，每個(gè)區(qū)都會建立文件分配表(File Allocation Table, FAT)。FAT中記錄有該區(qū)內(nèi)所有cluster(簇)的使用情況和相互的鏈接關(guān)系。如果在高級格式化(或工具軟件的掃描)過程中發(fā)現(xiàn)某個(gè)cluster使用的扇區(qū)包括有壞扇區(qū)，則在FAT中記錄該cluster為Bad cluster，并在以后存放文件時(shí)不再使用該cluster,以避免數(shù)據(jù)丟失。有時(shí)病毒或惡意軟件也可能在FAT中將無壞扇區(qū)的正常cluster標(biāo)記為Bad cluster, 導(dǎo)致正常cluster不能被使用。 這里需要強(qiáng)調(diào)的是，每個(gè)cluster包括若干個(gè)扇區(qū)，只要其中存在一個(gè)壞扇區(qū)，則整個(gè)cluster中的其余扇區(qū)都一起不再被使用.
Defect (缺陷)
在硬盤內(nèi)部中所有存在缺陷的部分都被稱為Defect。 如果某個(gè)磁頭狀態(tài)不好，則這個(gè)磁頭為Defect head。 如果盤面上某個(gè)Track(磁道)不能被正常訪問，則這Track為Defect Track. 如果某個(gè)扇區(qū)不能被正常訪問或不能正確記錄數(shù)據(jù)，則該扇區(qū)也稱為Defect Sector. 可以認(rèn)為Bad sector 等同于 Defect sector. 從總的來說，某個(gè)硬盤只要有一部分存在缺陷，就稱這個(gè)硬盤為Defect hard disk.
P-list (永久缺陷表)
現(xiàn)在的硬盤密度越來越高，單張盤片上存儲的數(shù)據(jù)量超過40Gbytes. 硬盤廠家在生產(chǎn)盤片過程極其精密，但也極難做到100%的完美，硬盤盤面上或多或少存在一些缺陷。廠家在硬盤出廠前把所有的硬盤都進(jìn)行低級格式化，在低級格式化過程中將自動找出所有defect track和defect sector，記錄在P-list中。并且在對所有磁道和扇區(qū)的編號過程中，將skip(跳過)這些缺陷部分，讓用戶永遠(yuǎn)不能用到它們。這樣，用戶在分區(qū)、格式化、檢查剛購買的新硬盤時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)有問題。一般的硬盤都在P-list中記錄有一定數(shù)量的defect, 少則數(shù)百，多則數(shù)以萬計(jì)。如果是SCSI硬盤的話可以找到多種通用軟件查看到P-list，因?yàn)楦鞣N牌子的SCSI硬盤使用兼容的SCSI指令集。而不同牌子不同型號的IDE硬盤，使用各自不同的指令集，想查看其P-list要用針對性的專業(yè)軟件。
G-list (增長缺陷表)
用戶在使用硬盤過程中，有可能會發(fā)現(xiàn)一些新的defect sector。 按“三包”規(guī)定，只要出現(xiàn)一個(gè)defect sector，商家就應(yīng)該為用戶換或修�，F(xiàn)在大容量的硬盤出現(xiàn)一個(gè)defect sector概率實(shí)在很大，這樣的話硬盤商家就要為售后服務(wù)忙碌不已了。于是，硬盤廠商設(shè)計(jì)了一個(gè)自動修復(fù)機(jī)制，叫做Automatic Reallcation。有大多數(shù)型號的硬盤都有這樣的功能：在對硬盤的讀寫過程中，如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)defect sector，則自動分配一個(gè)備用扇區(qū)替換該扇區(qū)，并將該扇區(qū)及其替換情況記錄在G-list中。這樣一來，少量的defect sector對用戶的使用沒有太大的影響。
也有一些硬盤自動修復(fù)機(jī)制的激發(fā)條件要嚴(yán)格一些，需要用某些軟件來判斷defect sector,并通過某個(gè)端口(據(jù)說是50h)調(diào)用自動修復(fù)機(jī)制。比如常用的Lformat, ADM，DM中的Zero fill，Norton中的Wipeinfo和校正工具，西數(shù)工具包中的wddiag, IBM的DFT中的Erase等。這些工具之所以能在運(yùn)行過后消除了一些“壞道”，很重要的原因就在這Automatic Reallcation(當(dāng)然還有其它原因)，而不能簡單地概括這些“壞道”是什么“邏輯壞道”或“假壞道”。 如果哪位被誤導(dǎo)中毒太深的讀者不相信這個(gè)事實(shí)，等他找到能查看G-list的專業(yè)工具后就知道，這些工具運(yùn)行過后，G-list將會增加多少記錄!“邏輯壞道”或“假壞道”有必要記錄在G-list中并用其它扇區(qū)替換么?
當(dāng)然，G-list的記錄不會無限制，所有的硬盤都會限定在一定數(shù)量范圍內(nèi)。如火球系列限度是500，美鉆二代的限度是636，西數(shù)BB的限度是508，等等。超過限度，Automatic Reallcation就不能再起作用。這就是為何少量的“壞道”可以通過上述工具修復(fù)(有人就概括為：“邏輯壞道”可以修復(fù))，而壞道多了不能通過這些工具修復(fù)(又有人概括為：“物理壞道”不可以修復(fù))。
Bad track (壞道)
這個(gè)概念源于十多年前小容量硬盤(100M以下)，當(dāng)時(shí)的硬盤在外殼上都貼有一張小表格，上面列出該硬盤中有缺陷的磁道位置(新硬盤也有)。在對這個(gè)硬盤進(jìn)行低級格式化時(shí)(如用ADM或DM 5.0等工具,或主板中的低格工具)，需要填入這些Bad track的位置, 以便在低格過程中跳過這些磁道。現(xiàn)在的大容量硬盤在結(jié)構(gòu)上與那些小容量硬盤相差極大，這個(gè)概念用在大容量硬盤上有點(diǎn)牽強(qiáng)。
讀者們還可能發(fā)現(xiàn)國內(nèi)很多刊物和網(wǎng)上文章中還有這么幾個(gè)概念：物理壞道，邏輯壞道，真壞道，假壞道，硬壞道，軟壞道等。高朋在國外的硬盤技術(shù)資料中沒有找到對應(yīng)的英文概念，也許是中國人自己概括的吧?既然有那么多的人能接受這些概念，也許某些專家能作出一些的合理解釋。 高朋不習(xí)慣使用這些概念，不想對它們作牽強(qiáng)的解釋，讀者們看看是誰說的就去問誰吧。
深入了解硬盤參數(shù)
正常情況下，硬盤在接通電源之后，都要進(jìn)行“初始化”過程(也可以稱為“自檢”)。這時(shí)，會發(fā)出一陣子自檢聲音，這些聲音長短和規(guī)律視不同牌子硬盤而各不一樣，但同型號的正常硬盤的自檢聲音是一樣的。 有經(jīng)驗(yàn)的人都知道，這些自檢聲音是由于硬盤內(nèi)部的磁頭尋道及歸位動作而發(fā)出的。為什么硬盤剛通電就需要執(zhí)行這么多動作呢?簡單地說，是硬盤在讀取的記錄在盤片中的初始化參數(shù)。
一般熟悉硬盤的人都知道，硬盤有一系列基本參數(shù)，包括：牌子、型號、容量、柱面數(shù)、磁頭數(shù)、每磁道扇區(qū)數(shù)、系列號、緩存大小、轉(zhuǎn)速、S.M.A.R.T值等。其中一部分參數(shù)就寫在硬盤的標(biāo)簽上，有些則要通過軟件才能測出來。但是，高朋告訴你，這些參數(shù)僅僅是初始化參數(shù)的一小部分，盤片中記錄的初始化參數(shù)有數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)!硬盤的CPU在通電后自動尋找BIOS中的啟動程序，然后根據(jù)啟動程序的要求，依次在盤片中指定的位置讀取相應(yīng)的參數(shù)。如果某一項(xiàng)重要參數(shù)找不到或出錯(cuò)，啟動程序無法完成啟動過程，硬盤就進(jìn)入保護(hù)模式。在保護(hù)模式下，用戶可能看不到硬盤的型號與容量等參數(shù)，或者無法進(jìn)入任何讀寫操作。近來有些系列的硬盤就是這個(gè)原因而出現(xiàn)類似的通病，如：FUJITSU MPG系列自檢聲正常卻不認(rèn)盤，MAXTOR美鉆系列認(rèn)不出正確型號及自檢后停轉(zhuǎn)，WD BB EB系列能正常認(rèn)盤卻拒絕讀寫操作等。
不同牌子不同型號的硬盤有不同的初始化參數(shù)集，以較熟悉的Fujitsu硬盤為例，高朋簡要地講解其中一部分參數(shù)，以便讀者理解內(nèi)部初始化參數(shù)的原理。
通過專用的程序控制硬盤的CPU，根據(jù)BIOS程序的需要，依次讀出初始化參數(shù)集，按模塊分別存放為69個(gè)不同的文件，文件名也與BIOS程序中調(diào)用到的參數(shù)名稱一致。其中部分參數(shù)模塊的簡要說明如下：
DM硬盤內(nèi)部的基本管理程序
- PL永久缺陷表
- TS缺陷磁道表
- HS實(shí)際物理磁頭數(shù)及排列順序
- SM最高級加密狀態(tài)及密碼
- SU用戶級加密狀態(tài)及密碼
- CI 硬件信息，包括所用的CPU型號，BIOS版本，磁頭種類，磁盤碟片種類等
- FI生產(chǎn)廠家信息
- WE寫錯(cuò)誤記錄表
- RE讀錯(cuò)誤記錄表
- SI容量設(shè)定，指定允許用戶使用的最大容量(MAX LBA)，轉(zhuǎn)換為外部邏輯磁頭數(shù)(一般為16)和邏輯每磁道扇區(qū)數(shù)(一般為63)
- ZP區(qū)域分配信息，將每面盤片劃分為十五個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域上分配的不同的扇區(qū)數(shù)量，從而計(jì)算出最大的物理容量。
這些參數(shù)一般存放在普通用戶訪問不到的位置,有些是在物理零磁道以前,可以認(rèn)為是在負(fù)磁道的位置�？赡苊總�(gè)參數(shù)占用一個(gè)模塊，也可能幾個(gè)參數(shù)占用同一模塊。模塊大小不一樣，有些模塊才一個(gè)字節(jié)，有些則達(dá)到64K字節(jié)。這些參數(shù)并不是連續(xù)存放的，而是各有各的固定位置。
讀出內(nèi)部初始化參數(shù)表后，就可以分析出每個(gè)模塊是否處于正常狀態(tài)。當(dāng)然，也可以修正這些參數(shù)，重新寫回盤片中指定的位置。這樣，就可以把一些因?yàn)閰?shù)錯(cuò)亂而無法正常使用的硬盤“修復(fù)”回正常狀態(tài)。
如果讀者有興趣進(jìn)一步研究，不妨將硬盤電路板上的ROM芯片取下，用寫碼機(jī)讀出其中的BIOS程序，可以在程序段中找到以上所列出的參數(shù)名稱。
硬盤修復(fù)之低級格式化
熟悉硬盤的人都知道，在必要的時(shí)候需要對硬盤做“低級格式化”(下面簡稱“低格”)。進(jìn)行低格所使用的工具也有多種：有用廠家專用設(shè)備做的低格，有用廠家提供的軟件工具做的低格，有用DM工具做的低格，有用主板BIOS中的工具做的低格，有用Debug工具做的低格，還有用專業(yè)軟件做低格……
不同的工具所做的低格對硬盤的作用各不一樣。有些人覺得低格可以修復(fù)一部分硬盤，有些人則覺得低格十分危險(xiǎn)，會嚴(yán)重?fù)p害硬盤。高朋用過多種低格工具，認(rèn)為低格是修復(fù)硬盤的一個(gè)有效手段。下面總結(jié)一些關(guān)于低格的看法，與廣大網(wǎng)友交流。
大家關(guān)心的一個(gè)問題：“低格過程到底對硬盤進(jìn)行了什么操作?”實(shí)踐表明低格過程有可能進(jìn)行下列幾項(xiàng)工作，不同的硬盤的低格過程相差很大，不同的軟件的低格過程也相差很大。
A. 對扇區(qū)清零和重寫校驗(yàn)值
低格過程中將每個(gè)扇區(qū)的所有字節(jié)全部置零，并將每個(gè)扇區(qū)的校驗(yàn)值也寫回初始值，這樣可以將部分缺陷糾正過來。譬如，由于扇區(qū)數(shù)據(jù)與該扇區(qū)的校驗(yàn)值不對應(yīng)，通常就被報(bào)告為校驗(yàn)錯(cuò)誤(ECC Error)。如果并非由于磁介質(zhì)損傷，清零后就很有可能將扇區(qū)數(shù)據(jù)與該扇區(qū)的校驗(yàn)值重新對應(yīng)起來，而達(dá)到“修復(fù)”該扇區(qū)的功效。這是每種低格工具和每種硬盤的低格過程最基本的操作內(nèi)容，同時(shí)這也是為什么通過低格能“修復(fù)大量壞道”的基本原因。另外，DM中的Zero Fill(清零)操作與IBM DFT工具中的Erase操作，也有同樣的功效。
B. 對扇區(qū)的標(biāo)識信息重寫
在多年以前使用的老式硬盤(如采用ST506接口的硬盤)，需要在低格過程中重寫每個(gè)扇區(qū)的標(biāo)識(ID)信息和某些保留磁道的其他一些信息，當(dāng)時(shí)低格工具都必須有這樣的功能。但現(xiàn)在的硬盤結(jié)構(gòu)已經(jīng)大不一樣，如果再使用多年前的工具來做低格會導(dǎo)致許多令人痛苦的意外。難怪經(jīng)常有人在痛苦地高呼：“危險(xiǎn)!切勿低格硬盤!我的硬盤已經(jīng)毀于低格!”
C. 對扇區(qū)進(jìn)行讀寫檢查，并嘗試替換缺陷扇區(qū)
有些低格工具會對每個(gè)扇區(qū)進(jìn)行讀寫檢查，如果發(fā)現(xiàn)在讀過程或?qū)戇^程出錯(cuò)，就認(rèn)為該扇區(qū)為缺陷扇區(qū)。然后，調(diào)用通用的自動替換扇區(qū)(Automatic reallocation sector)指令，嘗試對該扇區(qū)進(jìn)行替換，也可以達(dá)到“修復(fù)”的功效。
D. 對所有物理扇區(qū)進(jìn)行重新編號
編號的依據(jù)是P-list中的記錄及區(qū)段分配參數(shù)(該參數(shù)決定各個(gè)磁道劃分的扇區(qū)數(shù))，經(jīng)過編號后，每個(gè)扇區(qū)都分配到一個(gè)特定的標(biāo)識信息(ID)。編號時(shí)，會自動跳過P-list中所記錄的缺陷扇區(qū)，使用戶無法訪問到那些缺陷扇區(qū)(用戶不必在乎永遠(yuǎn)用不到的地方的好壞)。如果這個(gè)過程半途而廢，有可能導(dǎo)致部分甚至所有扇區(qū)被報(bào)告為標(biāo)識不對(Sector ID not found, IDNF)。要特別注意的是，這個(gè)編號過程是根據(jù)真正的物理參數(shù)來進(jìn)行的，如果某些低格工具按邏輯參數(shù)(以 16heads 63sector為最典型)來進(jìn)行低格，是不可能進(jìn)行這樣的操作。
E. 寫磁道伺服信息，對所有磁道進(jìn)行重新編號
有些硬盤允許將每個(gè)磁道的伺服信息重寫，并給磁道重新賦予一個(gè)編號。編號依據(jù)P-list或TS記錄來跳過缺陷磁道(defect track),使用戶無法訪問(即永遠(yuǎn)不必使用)這些缺陷磁道。這個(gè)操作也是根據(jù)真正的物理參數(shù)來進(jìn)行。
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