淺談磁盤數據丟失的原理以及恢復方法

金克寧

佛山市三水區技工學校 廣東 528100

0 前言

近幾年隨著電子產品普及率的提高，越來越多的資料均采用數字存儲，隨之而來的就是由于各種原因產生的數據丟失，數據恢復已經發展為一個新興產業，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方法。

1 硬盤故障造成數據丟失的分析

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表，這都會造成有效數據的丟失，這種數據丟失需要借助數據恢復軟件或手工修復來達到數據的恢復。

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

1.2 邏輯故障產生數據丟失

所謂邏輯故障是指與文件系統有關的故障。硬盤數據的寫和讀，都是通過文件系統來實現的。如果磁盤文件系統損壞，那么計算機就無法找到硬盤上的文件和數據。文件系統的組成部分有：

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

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

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

1.3 物理故障造成的數據損失

物理故障是指硬盤自身發生硬件損壞，導致硬盤無法正常運轉、識別或存取數據。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不僅僅是“電烙鐵”和“焊錫”的工作，還需要使用專門的編程設備。

(2) 固件損壞(Firm corrupt)：固件是控制硬盤正常運轉的硬件程序，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，只有使用專門的設備才可恢復數據。

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

2 磁盤丟失數據的恢復方法

2.1 邏輯故障或人為、病毒破壞的修復方法

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

很多硬盤數據恢復軟件支持 FAT12/FAT16/FAT32/NTFS文件系統，可以導出文件夾，能夠恢復被刪除/格式化/重新分區/分區表破壞/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“頂尖數據恢復軟件”進行恢復，效果不錯，現就個人經歷與大家分享：

下載安裝軟件，安裝是不要安裝在與恢復數據的分區，即如你想恢復的數據原先是在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，最后勾選中要恢復的文件單擊恢復文件。

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據，經過高級的分析算法，能把丟失的目錄和文件在內存中重建出來，數據恢復效果極好。同時，本軟件不會向硬盤內寫入數據，所有操作均在內存中完成，能有效地避免對數據的二次破壞。與國外的軟件相比，這款軟件完美支持中文目錄、文件恢復。這款軟件的界面是向導式的，十分友好，比較適合電腦初學者使用，除此之外，還有很多比較知名軟件如SuperRecovery、Recover My Files、老牌的數據恢復工具FinalData2.0企業版等等，效果都不錯。

2.2 對于物理損壞的磁盤進行數據恢復的方法

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，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。對于有實際盤體的磁盤如硬盤，移動盤，閃盤，SD卡、CF卡等數據介質損壞或出現電路板故障、磁頭偏移、盤片劃傷等情況下，采用開體更換，加載，定位等方法進行數據修復。

對于SD卡，CF卡，記憶棒等，U盤，甚至最新的SSD固態硬盤。由于沒有盤體，沒有盤片，存儲的數據是FLASH芯片。如果出現硬件故障，目前只具備修復此類故障的數據恢復公司不是很多，這是由于一般的數據恢復公司做此類介質時，需要了解匹配對應的主控芯片，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，數據仍然無法恢復。即使碰巧配上主控型號，也不代表一定可以讀出數據，因此恢復的成本和代價非常之高。一般的數據恢復公司碰上此類介質，成功率非常低，基本上放棄，這種恢復技術和原理是目前大多數數據恢復的做法。但是，對于恢復 FLASH類的介質，已經新出一種數據恢復技術，可以不需要配對主控芯片，通過一種特殊的硬件設備，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數據。這種恢復方法和原理，成功率幾乎接近 100%。但是受制于此類設備的昂貴，同時對數據恢復技術要求很高，工程師不但要精通硬件，還需要軟件，更要精通文件系統，因此目前全國只有極個別的數據恢復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備后，由于工程師技術所限，不會使用，同樣無法恢復。雖然從技術上解決了 FLASH恢復的難題，但是對客戶而言，此類恢復的成本非常之高，比硬盤的硬件故障恢復價格要高，10G以上的要幾千元。

3 數據恢復

恢復數據的過程中，由于方法不當造成數據的二次破壞。使得恢復的難度倍增甚至沒法恢復。

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

(2) 電腦非正常關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10秒后開始進行DskChk磁盤檢查操作，這個操作是可以修復一些小損壞的目錄文件，但是很多時候反而會破壞了數據。因為復雜的目錄結構它是無法修復的。修復失敗后，系統在根目錄下會形成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，有些則徹底破壞了，特別是比較大的數據庫文件等。

(3) 很多人數據發生丟失后重新格式化分區，這也是造成數據二次破壞的重要原因。特別是格式化分區后分區類型改變會造成數據丟失，比如FAT32分區被格成NTFS分區，或者原來是NTFS的分區被格成FAT32分區。數據一旦丟失后，用一般的軟件是不能掃描出原來的目錄格式，再次分區會格式化成原來的類型。第二次格式化成原來的分區類型就是嚴重的錯誤操作，很可能把本來可以恢復的一些大的文件給破壞了，造成永久無法恢復。如果不慎二次格式化了硬盤，千萬不要重新建立分區。很容易破壞掉原先分區的文件分配表(FAT)或者文件記錄表(MFT)等重要區域，造成恢復難度大大增加。一些普通維修人員在恢復的實踐過程中碰到過多次客戶在分區表破壞后，先自行嘗試過幾種分區工具都無法恢復數據后才想到找專業人員幫忙，結果破壞了一些重要的目錄文件，造成文件目錄恢復不完整，有些大的文件無法恢復。而按客戶描述的最初分區丟失的情況，這些文件一般都可以完全恢復了。專業的數據恢復人員在重建分區表之前都會先定位分區的具體位置(邏輯扇區號)，然后用扇區查看工具先檢查分區的幾個重要參數比如DBR/FAT/FDT/MFT等，確認后才修改分區表的，而且修改完分區表后在啟動系統過程中會禁止系統做dskchk破壞分區目錄，保證數據不會被破壞到。

(4) 服務器陣列丟失后請不要重做陣列。很多普通網管在服務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據。

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

4 結束語

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

(1) 系統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意外(比如突然斷電)數據很有可能丟失，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性的硬件故障都有可能造成數據丟失。

(3) 養成定期備份數據的好習慣，特別是重要資料，如果需要格式化硬盤，最好先將數據保存到其它磁盤或者光盤上。

(4) 定期備份數據，確保數據安全，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:清華大學出版社.2010.

[2]扈新波.數據恢復技術與典型實例[M].成都:電子工業出版社.2007.