Jakie są złe sektory i jak je naprawić? [Część 1]

Wyobraź to sobie: poniósłeś straty mocy Skutki, które przerwy w zasilaniu mogą mieć na komputerze Skutki przerwy w zasilaniu, które mogą mieć na komputerze Czy odłączasz komputer podczas silnych burz? Jeśli nie, możesz zacząć. w twojej okolicy, gdy komputer był włączony. Po przywróceniu zasilania uruchamiasz komputer tylko po to, aby stwierdzić, że system Windows automatycznie uruchomił funkcję automatycznego uruchamiania na dysku twardym i informuje, że masz złe sektory na dysku.

Co to za złe sektory? Czy to znak, że twój dysk ugryzie kurz 5 Znaki awarii dysku twardego (i co zrobić) 5 Znaki awarii dysku twardego (i co zrobić) Ponieważ większość ludzi ma obecnie laptopy i zewnętrzne dyski twarde , które są dość przeciągane, realistyczny czas życia dysku twardego wynosi prawdopodobnie około 3-5 lat. To jest wyjątkowo…? Czy sektory te można naprawić? Odpowiedzi na te pytania i więcej znajdziesz w tym dwuczęściowym artykule.

Pierwsza część dotyczy sprzętowych aspektów problemu, a druga dotyczy oprogramowania, w tym systemu operacyjnego, narzędzi producenta i narzędzi innych firm.

Jakie są sektory?

Terminologia dotycząca dysków twardych pochodzi od napędów mechanicznych, a nasza dyskusja korzysta z nieco historycznego tła.

Układ fizyczny

Mechaniczny dysk twardy składa się z jednego lub więcej aluminium lub szkła i ceramiki talerze pokryty materiałem magnetycznym zawierającym kobalt, czasem platyną i niklem. Każda strona ma koncentryczne pierścienie, w których przechowywane będą dane o nazwie utwory. Stos torów na wszystkich talerzach nazywa się a cylinder. Na koniec każda ścieżka jest podzielona na tzw. Łuki sektory.

Każdy talerz ma dwie strony z powiązaną głowicą do odczytu / zapisu przymocowaną do zespołu stosu głowic (HSA), który porusza się po dysku za pośrednictwem mechanizmu uruchamiającego. Kiedy talerze się obracają, tworzy się “poduszka” powietrza sprawia, że ​​głowice unoszą się w odległości od 5 do 10 nanometrów od talerza, dlatego idealnie nie ma kontaktu między powierzchnią magnetyczną talerzy a głowicami odczytu / zapisu. Starsze dyski mogą mieć wysokość swobodną do 100 nanometrów. Aby wyobrazić sobie skalę, arkusz papieru ma grubość około 75 000 nanometrów.

Każdy napęd ma ograniczone ścieżki systemowe, które nie są dostępne dla użytkownika. Kontroler napędu przechowuje informacje o napędzie w tym obszarze, w tym zarówno listy uszkodzonych sektorów, jak i sektory zapasowe, które są używane podczas ponownego mapowania. Niektóre napędy mogą mieć wolne sektory na końcu każdej ścieżki.

Adresowanie

Każdy sektor na dysku jest indywidualnie adresowalny, co pierwotnie zostało zrobione przez odniesienie do cylindra, głowicy i sektora (CHS), w którym przechowywane są wymagane dane. Kiedy dysk twardy był zainstalowany w komputerze, musiałeś zmienić ustawienia BIOS. Odkryj swój BIOS i dowiedz się, jak go maksymalnie wykorzystać Odkryj swój BIOS i dowiedz się, jak go najlepiej wykorzystać Co to do cholery jest BIOS? Czy to naprawdę tak ważne, aby wiedzieć? Myślimy tak i na szczęście jest to dość łatwe. Pozwól nam Cię przedstawić. aby poinformować go o liczbie cylindrów, głowic i sektorów na ścieżkę na dysku. Te ustawienia są znane jako geometria napędu.

Później kontroler został przeniesiony z karty dodatkowej przymocowanej do płyty głównej do samego napędu. Jedną z rzeczy, które to pozwoliło, było przełożenie logicznej geometrii napędu na inną geometrię fizyczną. Dwa powody, dla których stało się to ważne, to fakt, że umożliwił obejście ograniczeń adresowych CHS i umożliwił rejestrację bitów strefowych (ZBR).

Patrząc na schemat układu napędu, sektory na zewnętrznej krawędzi napędu są dłuższe niż sektory bliżej wrzeciona. Dzięki stałej gęstości zapisu oznacza to, że wzdłuż zewnętrznej krawędzi dysku marnuje się miejsce, które nie było używane do przechowywania żadnych danych. W przypadku ZBR grupy ścieżek miałyby ten sam układ, a strefy bliższe zewnętrznej krawędzi miałyby więcej sektorów na ścieżkę, dzięki czemu mniej było zmarnowanego miejsca i więcej danych przechowywanych na talerzu, przy zachowaniu tej samej gęstości zapisu.

Aby umożliwić działanie z ówczesną wersją systemu BIOS, kontroler dysku musiałby przetłumaczyć logiczną geometrię dysku wprowadzoną w systemie BIOS na geometrię fizyczną, której tak naprawdę używał dysk.

W dzisiejszych współczesnych napędach adresowanie odbywa się za pomocą logicznego blokowania adresowania (LBA), który jest po prostu zerowym indeksem liczb całkowitych rozpoczynającym się od pierwszego cylindra, pierwszej głowicy, pierwszego sektora i przechodzącym sektor po sektorze, łeb w łeb , cylinder po cylindrze do końca napędu.

Chociaż dzisiejsze dyski półprzewodnikowe Jak działają dyski półprzewodnikowe? Jak działają dyski półprzewodnikowe? W tym artykule dowiesz się dokładnie, czym są dyski SSD, w jaki sposób dyski SSD faktycznie działają i działają, dlaczego dyski SSD są tak przydatne, a także jedną z głównych wad dysków SSD. (SSD) nie mają fizycznego układu zdalnie podobnego do tego, nadal używają tych samych interfejsów i schematu adresowania LBA.

Układ sektorowy

Każdy sektor ma również określony układ. Zawiera preambułę, dane i kod korekcji błędów (ECC).

Preambuła zawiera informacje wykorzystywane przez kontroler dysku, w tym odstęp między sektorami, bity synchronizacji i wyrównanie taktowania oraz znak adresu (numer sektora, lokalizacja i status).

Dane to dane użytkownika przechowywane w sektorze. Do niedawna większość dysków zapisywała 512 bajtów danych na sektor. Od 2010 r. Większość dysków to napędy 4K Advanced Format (AF), które używają sektorów o wielkości 4096 bajtów. Niektóre systemy operacyjne, takie jak Windows Vista i 7, wymagają specjalnych sterowników i zaktualizowanych narzędzi zastosowanych jako poprawka za pośrednictwem Windows Update, aby móc obsługiwać te dyski jako urządzenia rozruchowe. Ta poprawka jest częścią dodatku Service Pack 1 dla systemu Windows 7, a wiele napędów AF jest wyposażonych w sterowniki umożliwiające ich użycie w systemie Windows XP.

ECC jest matematycznie wyprowadzonym kodem opartym na danych przechowywanych w sektorze, który jest wykorzystywany przez kontroler dysku do wykrywania, czy występuje problem z danymi i umożliwia odtworzenie oryginalnych danych. Liczba bitów, które można skorygować, jest ograniczona na podstawie określonego algorytmu zastosowanego do wygenerowania ECC, który różni się w zależności od producenta, a nawet może różnić się w przypadku napędów tej samej firmy.

Jakie są złe sektory?

Zły sektor to taki, którego nie można wiarygodnie odczytać ani napisać. Są dwa powody, dla których może się to zdarzyć. Pierwszym z nich jest fizyczne uszkodzenie nośnika zapisu lub inne problemy powodujące niemożliwe do naprawienia błędy odczytu, które mogą być wynikiem wad produkcyjnych, zużycia magnetycznego, zużycia pamięci flash dysku SSD lub wytworzenia głowic odczytu / zapisu kontakt z talerzem uszkadzającym powłokę magnetyczną.

Wszystkie dyski są prawie w całości dostarczane z uszkodzonymi sektorami. Dawni użytkownicy mogą pamiętać dni wchodzenia do uszkodzonych sektorów, które producent wymienił na dysku, w narzędzie do formatowania niskiego poziomu, zanim będą mogli podzielić dysk na partycje i sformatować go za pomocą rodzimych narzędzi systemu operacyjnego.

Formatowanie niskiego poziomu i konsekwentne oznaczanie złych lub marginalnych sektorów jest teraz wykonywane w fabryce pod koniec procesu produkcyjnego, więc użytkownik nie musi się już o to martwić. Lokalizacje tych sektorów są przechowywane na pierwszej z dwóch list uszkodzonych sektorów na dysku - liście P-LIST lub głównej liście defektów. Elektronika dysku twardego automatycznie ignoruje sektory z tej listy i nie spowalnia dostępu do dysku.

Z czasem inne sektory mogą zacząć wykazywać problemy. Może to być spowodowane wypadkiem głowy, zużyciem magnetycznym i innymi problemami. Ten drugi rodzaj błędu jest powszechnie nazywany błędem miękkim, ponieważ przynajmniej na początkowych etapach błędy można poprawić za pomocą mechanizmów CRC i ECC.

Gdy błędy w tych sektorach stają się niemożliwe do naprawienia lub są zbyt niestabilne, są one dodawane do listy G-LIST lub listy rozwijanych wad. Zostaną one automatycznie przypisane do wolnych sektorów na dysku. Jeśli na dysku są wolne sektory na tej samej ścieżce, zostaną one użyte w pierwszej kolejności przed mapowaniem na sektor na innej ścieżce. Dostęp do mapowanych sektorów spowalnia napęd i prędkość spada wraz ze wzrostem G-LIST.

W jaki sposób sektory są oznaczane jako „złe”?

Aby zapobiec utracie danych, kontroler dysku twardego szuka problemów podczas normalnej pracy. W rzeczywistości kontroler dysku wykona wiele pracy za kulisami i nigdy nawet nie powiadomi systemu operacyjnego o tym, że wydarzyło się coś nieoczekiwanego.

Pamiętasz kod korygujący błędy znajdujący się w każdym sektorze? Gdy dysk odczytuje dane sektora, ponownie oblicza ECC i porównuje je z ECC przechowywanymi w sektorze. Jeśli się nie zgadzają, spróbuje użyć ECC do odtworzenia uszkodzonych danych. Co to jest uszkodzenie danych? Jak naprawić uszkodzony dysk twardy Co to jest uszkodzenie danych? Jak naprawić uszkodzony dysk twardy Uszkodzenie danych może zniszczyć dane na dysku twardym, dlatego mądrze jest przechowywać kopie zapasowe. Za późno? Dowiedz się, jak naprawić dysk twardy. . Jeśli błąd jest niewielki i można go poprawić, po prostu dostarcza poprawione dane i zwiększa licznik 195 technologii samokontroli, analizy i raportowania (SMART) (sprzętowa korekcja ECC). Jeśli nie będzie w stanie skorygować błędu, zwiększy licznik SMART 198 (Licznik sektorów niepoprawialnych offline) i licznik 197 (Licznik bieżących sektorów oczekujących), dopóki nie zostanie podjęta próba zapisu do tego sektora.

Uszkodzone sektory nie są ponownie przydzielane, dopóki nie zostanie podjęta próba zapisu do sektora w celu zachowania możliwości odzyskiwania danych. Co to jest odzyskiwanie danych i jak działa? Co to jest odzyskiwanie danych i jak działa? Jeśli kiedykolwiek doświadczyłeś poważnej utraty danych, prawdopodobnie zastanawiałeś się nad odzyskiwaniem danych - jak to działa? innymi metodami. Po próbie zapisu w złym sektorze kontroler przydzieli nowy pusty sektor z rezerwowej puli w celu zastąpienia uszkodzonego sektora, flaga błędu jest aktualizowana, aby wskazać, że sektor został ponownie przydzielony, a G-LIST jest aktualizowany. Wszelkie dane w pierwotnym sektorze mogą zostać utracone, jeśli ostatnia próba odczytu danych zakończy się niepowodzeniem. Właśnie dlatego wszelkie zaawansowane próby odzyskiwania musi być sporządzone przed napisaniem do podejrzewanego złego sektora.

Ruszamy się do przodu

Teraz, gdy rzuciliśmy okiem na dysk, aby zobaczyć, co dzieje się za kurtyną, masz wystarczające doświadczenie, aby lepiej zrozumieć, jak system operacyjny i inne oprogramowanie będą z nim współpracować.

W części drugiej przyjrzymy się narzędziom dostarczonym przez system operacyjny, producentów dysków twardych i firmy zewnętrzne, których możesz użyć do diagnozowania i radzenia sobie ze złymi sektorami. Przyjrzymy się również narzędziom używanym do monitorowania ogólnego stanu dysku. Dzięki rozsądnemu użyciu tych narzędzi łatwo zobaczysz, czy złe sektory zwiastują nieuchronną awarię dysku lub czy jest bardziej prawdopodobne, że pozostanie Ci wiele lat z ukochanymi danymi.

Źródło zdjęcia: schemat AF (CC przez 3.0) autorstwa Dougolsena, dysk twardy (CC przez 2.0) Williama Warby'ego