使用硬盤保存檔案數(shù)據(jù)要注意的三點(diǎn)問題

文/北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院 孫琳

使用硬盤保存檔案數(shù)據(jù)要注意的三點(diǎn)問題

文/北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院 孫琳

隨著技術(shù)的發(fā)展，信息安全便捷的存儲以及能夠快速傳播的要求使得檔案向數(shù)據(jù)化存儲的趨勢不斷邁進(jìn)，硬盤作為數(shù)據(jù)保存的重要工具得到了越來越普及的應(yīng)用。本文從硬盤的選擇、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)以及設(shè)備的維護(hù)角度就相關(guān)問題進(jìn)行了研究。

檔案數(shù)據(jù)；硬盤存儲；維護(hù)

從口口相傳、手書傳播到印刷傳播，萬載千年傳承著人類社會的文化、經(jīng)濟(jì)等方方面面的發(fā)展。以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信為核心的信息傳播時代，傳播的載體變得廉價、效率更高，更多電子媒介實(shí)現(xiàn)了聲音和影像信息的大量復(fù)制、傳播及歷史保存，使文化傳承的內(nèi)容更豐富，感覺更直觀。越來越浩繁的電子信息推動數(shù)據(jù)存儲技術(shù)不斷發(fā)展，存儲介質(zhì)不斷進(jìn)步。磁帶存儲、光存儲、Flash存儲、硬盤存儲的技術(shù)都在不斷發(fā)展，容量快速增長、存取速度不斷加快、單位存儲價格不斷下降、管理手段也越來越多元化。檔案部門接收到了越來越多的數(shù)據(jù)信息，檔案要想長期保存和利用存儲事關(guān)重大。硬盤存儲因價格適中、便于遷移、容量可擴(kuò)、利于整合等多種因素在檔案部門得到了廣泛應(yīng)用，本文從硬盤的選擇、硬盤數(shù)據(jù)的保護(hù)、硬盤的維護(hù)等方面對硬盤存儲進(jìn)行分析研究，提出了購買、使用、維護(hù)方面的需要注意的問題。

一、檔案硬盤的選擇

（一）了解硬盤的主要技術(shù)參數(shù)。主要分析如下：

1.硬盤的組成。硬盤由固定面板、控制電路板、磁頭、盤片、主軸電動機(jī)等構(gòu)成，硬盤性能的好壞由轉(zhuǎn)速、數(shù)據(jù)傳輸速率、緩存、平均尋道時間、磁道切換時間、全程尋道時間、平均潛伏期、平均訪問時間等決定。硬盤轉(zhuǎn)速用來描述主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，通過轉(zhuǎn)動帶動盤片的高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的浮力使磁頭浮在盤片上方，通常以r/min來表示，即轉(zhuǎn)數(shù)／每分鐘。數(shù)據(jù)傳輸速率不僅包括常說的計算機(jī)通過數(shù)據(jù)總線從硬盤內(nèi)部緩存區(qū)中所讀取數(shù)據(jù)的最高速率——外部數(shù)據(jù)傳輸速度（如ATA100代表外部數(shù)據(jù)傳輸速率理論值是100MB/s），還包括內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率即磁頭至硬盤緩存間的數(shù)據(jù)傳輸速率。購買硬盤時應(yīng)該先了解相關(guān)的參數(shù)，有條件時可以用相關(guān)軟件進(jìn)行測試。

2.硬盤的接口方式。（1）IDE/ATA接口。DE是一種性價比高、兼容性強(qiáng)的硬盤傳輸接口，價格相對較低。但其數(shù)據(jù)傳輸速度也相對較慢，可連接設(shè)備少，現(xiàn)在主流主板帶IDE接口的比較少了。（2）SATA接口。SATA是串行ATA。這種電腦總線用于大量存儲設(shè)備和主板之間的數(shù)據(jù)傳輸。采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)。嵌入式的時鐘信號，使SATA糾錯能力更強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，能檢查、自動矯正傳輸指令的錯誤，傳輸可靠性強(qiáng)、支持熱插拔，其全稱為Serial ATA。（3）SCSI接口。SCSI是一種智能的通用接口標(biāo)準(zhǔn)，用于計算機(jī)與許多智能外設(shè)間的系統(tǒng)級接口進(jìn)行通信，如硬盤、掃描儀、光驅(qū)、打印機(jī)。廣泛應(yīng)用于小型機(jī)上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。具有應(yīng)用速度快、CPU占用率低、范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、可靠性高，以及熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，可以在服務(wù)器不停機(jī)的情況下，拔出或插入一塊硬盤，操作系統(tǒng)自動識別硬盤的改動。很多24小時不間斷運(yùn)行的服務(wù)器采用SCSI接口，其全稱為Small Computer System Interface。

（二）了解硬盤數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。主要有以下幾個方面：

1.硬盤自身的保護(hù)技術(shù)。在實(shí)際使用過程中，硬盤故障的大部分是機(jī)械性故障，S.M.A.R.T（自動檢測、分析及報告）技術(shù)作為一項(xiàng)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)可以對數(shù)據(jù)提供有效的廉價保護(hù)、有助于減少數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，預(yù)先報警能讓用戶安排更換驅(qū)動器所需的停工時間，提高硬盤的可靠性和數(shù)據(jù)連續(xù)性，已成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（1）防震技術(shù)。通過盡可能避免磁頭與磁盤表面發(fā)生意外撞擊的原理，減少硬盤因使用、運(yùn)輸過程中受到損壞，如MaxSafe、ShockBlock以及SPS等震動保護(hù)技術(shù)。沒有機(jī)械結(jié)構(gòu)的SSD固態(tài)硬盤安全性、抗震能力等都得到了提高。（2）驅(qū)動器自我測試。內(nèi)建在硬板固件中提供數(shù)據(jù)設(shè)備自我檢測和診斷的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，例如DST驅(qū)動器自我測試。當(dāng)我們卸下硬盤時首先進(jìn)行診斷、測試，就可以減少一些數(shù)據(jù)無謂丟失。

2.專業(yè)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。實(shí)際工作中，檔案存儲的硬盤數(shù)據(jù)保護(hù)僅依靠硬盤本身的技術(shù)是不夠的，還要采取其他多樣的手段來保護(hù)和備份數(shù)據(jù)。硬盤保護(hù)卡、主板內(nèi)建工具、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)校驗(yàn)技術(shù)等都非常有使用意義。RAID（Redundant Array of Independent Disks）獨(dú)立磁盤冗余陣列也是基層單位常用的保護(hù)手段之一，有時也簡稱磁盤陣列（Disk Array）。RAID把多塊獨(dú)立硬盤（物理硬盤）按不同方式組合成一個硬盤組（邏輯硬盤），可以提供比單個硬盤更高的存儲性能和數(shù)據(jù)備份技術(shù)，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)損壞，利用備份信息可以使損壞數(shù)據(jù)得以恢復(fù)，從而保障了用戶數(shù)據(jù)的安全性。當(dāng)然，也有越來越多的單位不再通過加裝額外的RAID或購買更多服務(wù)器來解決，而是選用專門的高容量存儲設(shè)備，如NAS或云存儲方式。

（三）檔案工作中硬盤的選擇原則。主要分析如下：

1.根據(jù)用途選擇必要參數(shù)。選購硬盤時數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)是重點(diǎn)參考指數(shù)之一，如果沒有硬盤保護(hù)技術(shù)對硬盤數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，出現(xiàn)問題時對硬盤數(shù)據(jù)的回復(fù)將變得非常困難。另外，要依硬盤的用途來進(jìn)行選擇，容量、訪問速度、接口方式、硬盤保護(hù)技術(shù)、供電方式等都要納入考量。就接口方式而言,要考慮到和現(xiàn)有其他設(shè)備的連接以及今后拷貝、采集數(shù)據(jù)時的具體需求，比如硬盤需要連接檔案多媒體資源庫或影音編輯設(shè)備等時是否有相對應(yīng)接口等。

2.經(jīng)濟(jì)成本權(quán)衡。選購檔案存儲中應(yīng)用的硬盤要充分考慮經(jīng)濟(jì)成本，不僅是當(dāng)下的購買成本還要考慮可持續(xù)的定期備份、遷移成本以及長久的維護(hù)成本。既要滿足檔案工作的存儲需求、也要安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)適用。

二、檔案硬盤的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)

為了防止磁盤上的數(shù)據(jù)突然損壞或者因某些原因?qū)е聰?shù)據(jù)不可訪問，數(shù)據(jù)必須進(jìn)行備份。對比硬件的投入，軟件方面的應(yīng)用更加簡單方便，制定、執(zhí)行完善的備份計劃，保證檔案數(shù)據(jù)的遇損恢復(fù)并不是十分困難的事。

（一）檔案數(shù)據(jù)備份方法。主要有以下幾個方面：

1.文件級數(shù)據(jù)備份。用備份軟件或計算機(jī)系統(tǒng)的復(fù)制功能將文件備份到磁盤或其他介質(zhì)上進(jìn)行存儲，文件在介質(zhì)中的物理位置可能是跳躍式的，不連續(xù)。文件級數(shù)據(jù)備份還可以利用rsync等軟件實(shí)現(xiàn)異步遠(yuǎn)程文件同步，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸把要備份的檔案信息進(jìn)行異地備份存儲，是檔案數(shù)據(jù)保存中常用的方法。

2.塊級備份。對于磁盤，“塊”的概念就是Sector扇區(qū)。塊級備份的特點(diǎn)是對設(shè)備上的每個塊直接進(jìn)行備份，無論這個“塊”上有無文件數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)歸屬哪個文件。原設(shè)備上占據(jù)多少容量，就備份多少容量，直接將目標(biāo)扇區(qū)讀寫入新的對應(yīng)扇區(qū)，不考慮文件的個數(shù)，可以理解為一種磁盤鏡像。IBM的PPRC還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程磁盤鏡像。這種備份方式非常適用于檔案管理中對電子檔案進(jìn)行備份，是實(shí)現(xiàn)災(zāi)難備份的方案基礎(chǔ)之一。

3.定期備份與專項(xiàng)備份相結(jié)合。檔案數(shù)據(jù)要進(jìn)行定期備份，對于館藏的數(shù)據(jù)資源要按照母庫、基藏、利用三重備份，定期檢查載體及載體上的數(shù)據(jù)安全。對于在用的數(shù)據(jù)庫等活動信息要專門進(jìn)行備份，制定好備份方案，保證數(shù)據(jù)安全。

（二）檔案硬盤數(shù)據(jù)恢復(fù)。硬盤不能工作的原因很多種，常見的有電子元件或電路板開焊、S.M.A.R.T超限、硬盤系統(tǒng)區(qū)損壞、電動機(jī)故障、盤片旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、磁頭損壞、溫度過高、固件缺陷、固件損毀等。遇到這種情況就要嘗試數(shù)據(jù)恢復(fù)了，從損壞的介質(zhì)中提取原始數(shù)據(jù)做物理和邏輯數(shù)據(jù)恢復(fù)。通常檔案工作中遇到的文件被誤刪除、誤格式化或被病毒破壞等都僅需要進(jìn)行邏輯重構(gòu)即可；有些硬盤機(jī)械損壞則需要物理恢復(fù)；有物理問題還需要邏輯重構(gòu)的這種情況下可能就無法100%恢復(fù)數(shù)據(jù)。一定要備份當(dāng)前尚能工作的驅(qū)動器上的所有數(shù)據(jù)、將損壞的硬盤拿到一個正常工作的同樣的操作系統(tǒng)下操作、按位備份所有扇區(qū)并且盡可能了解損壞發(fā)生時的使用信息，尋找適當(dāng)?shù)幕謴?fù)方式。

三、檔案硬盤設(shè)備的維護(hù)

（一）注意硬盤的工作環(huán)境。設(shè)備的運(yùn)行要有適當(dāng)?shù)墓ぷ鳝h(huán)境，硬盤也不例外。像檔案庫房“八防”管理一樣，硬盤的使用要清潔防塵，以防止堵塞過濾器；要避免高溫、防潮、防電磁的干擾，硬盤溫度過高或過低都會使晶體振蕩器受影響造成電路元件失靈，熱脹效應(yīng)還會使磁介質(zhì)記錄發(fā)生錯誤，溫度過低空氣中的水分會凝結(jié)在集成元件上會造成短路；濕度過高可能會接觸不良還會使磁介質(zhì)的磁力發(fā)生變化造成數(shù)據(jù)讀寫錯誤，濕度過低可能會產(chǎn)生大量靜電燒壞CMOS電路。所以硬盤的工作溫度以20℃-25℃、濕度以45%-65%為宜。同時還要盡量避免靠近音箱、揚(yáng)聲器等強(qiáng)磁場。

（二）規(guī)范檔案硬盤的日常使用習(xí)慣。硬盤在使用前根據(jù)檔案內(nèi)容、文件類型等需要合理分區(qū)，做好備份計劃；要注意讀/寫數(shù)據(jù)時不要斷電、挪動，切勿頻繁開關(guān)電源。需要將硬盤進(jìn)行移動時要待關(guān)機(jī)十幾秒硬盤完全停轉(zhuǎn)后再進(jìn)行，硬盤工作時輕輕的震動都可能因碟片與讀/寫頭摩擦而產(chǎn)生壞道或讀/寫頭損毀，一定要輕拿輕放。對于存放重要檔案數(shù)據(jù)的硬盤不要超頻使用，避免頻繁讀/寫數(shù)據(jù)，頻繁操作會使硬盤的老化過程加劇。硬盤發(fā)生壞道等問題時盡量找專業(yè)人士處理，減少高級格式化，避免壞簇擴(kuò)散，不要自行拆開硬盤蓋。如果硬盤的空間足夠大請盡量不使用硬盤壓縮技術(shù)，因?yàn)閴嚎s卷文件逐漸增大，硬盤的讀/寫速度就會大大減慢。適時讓硬盤智能休眠，善用磁盤工具定期整理提高系統(tǒng)效能（移動硬盤無須進(jìn)行碎片整理）。

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[2]周建峰,張宏,許少紅.數(shù)據(jù)存儲、恢復(fù)與安全應(yīng)用實(shí)踐[M].北京:中國鐵道出版社,2015(3).