計算機系統數據恢復技術探索與應用

張運濤

【摘 要】文章從基礎理論談起，論述數據損壞丟失的起因，解決方案，以及常見數據損壞情況的恢復措施。對于解決企業信息系統運維管理中出現的相關問題具有積極意義。

【關鍵詞】存儲介質；數據恢復；文件系統；邏輯損壞；物理損壞

中圖分類號： TP307 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）09-0118-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.055

0 引言

隨著存儲技術的發展，存儲介質的容量、接口速度等性能參數都有大幅度的增長，隨之而來的是，保存數據的風險也會增加，介質故障會導致巨大的數據損失。在企業信息系統數據安全防護工作中，多介質備份，異地備份等預防容災措施無疑是非常重要和有效的，然而如果災難已經發生，如何結合理論基礎和各類技術手段，盡最大努力地從問題介質中恢復可能恢復的數據，減輕或避免損失，亦是重中之重。以下結合某企業信息系統實際工作實踐，闡述關于Windows平臺下數據恢復的若干技術措施。

1 常用存儲介質簡介

現階段我們最常用的可覆寫存儲介質有硬盤和閃存。硬盤從應用途徑來劃分包括我們常見的家用級硬盤，為7×24小時運行而設計的企業級硬盤及磁盤陣列。閃存介質中，U盤最為常見，其它還有TF卡，SD卡等用于手機，數碼相機等數碼設備的小型數字存儲卡，可通過USB讀卡器轉接在計算機上使用。

2 數據恢復理論基礎

丟失數據有諸多原因，不同存儲介質在恢復數據時所使用的技術也不盡相同，本文闡述的主要是常見存儲介質如硬盤和U盤。

在數據恢復工作中，我們最常打交道的莫過于硬盤，磁性存儲技術的工作原理是通過改變粒子極性狀態而達到在磁性介質上存儲數據的目的。讀取數據時，磁頭將介質上的磁粒子極性轉換成相應的電信號，并轉換成計算機可識別的數據形式。寫操作也是如此。要訪問并使用硬盤上保存的數據文件，通常需要操作系統所提供的文件系統功能，如Windows下最常見的兩種文件系統為FAT32與NTFS，文件系統維護著存儲介質上所有文件的索引。由于系統效率等多方面的考慮，在目前的主流操作系統中，當我們使用操作系統提供的功能刪除文件數據時，磁介質上的磁粒子極性并不會被清除，操作系統只對文件系統的索引部分進行修改，將被刪除文件進行刪除標記，意味著允許其它數據使用被刪除文件所占用的存儲區域。類似的，對存儲介質進行格式化操作時，也不會抹除介質上的實際數據信號。正是由于操作系統在處理文件數據時的這種設定，為我們進行數據恢復提供了可行性。

需要注意的是，這種恢復通常只能在數據文件刪除之后原存儲區域未寫入新數據的情況下進行。如果有新的數據寫入原刪除文件的存儲區域，磁粒子極性將無法撤銷地改變，原數據將被真正意義上清除。因此如發現誤刪重要文件，應盡量立即停止使用計算機，以免操作系統緩存，第三方軟件的臨時文件等不可預知的寫入操作可能會使用被刪文件所在的存儲區域。

除了磁性存儲介質之外，其它一些類型存儲介質的數據恢復也基于同樣的原理，例如U盤、TF卡、SD卡等等。因為這些存儲設備也和磁盤一樣使用類似扇區、簇這樣的方式來對數據進行管理。

3 數據故障原因分析

對數據故障原因了解得越清楚，恢復數據的成功率就越高，使用錯誤的恢復方式不僅無法恢復數據，而且可能會對數據造成進一步的破壞，導致無法挽回的損失。

數據丟失最常見的原因當屬人為操作不當，如誤刪除文件，編輯文檔時以無用數據覆蓋有用數據并進行了保存操作。另外存儲設備本身的故障也占了很大比例。目前商用計算機所配置硬盤均為普通硬盤，其并非為7×24小時工作而設計，考慮加班的情況，計算機一天之內的開啟時間往往達十多個小時，長此以往對計算機整機系統尤其是硬盤是較大的負擔，導致硬盤故障率升高。如果使用者個人的數據安全，重要數據備份意識較為淡薄，則發生數據損失的機率大大增加。

文件誤刪除與磁盤或分區的格式化，相對來說較容易處理，因為這些數據實際上并沒有從介質中被真正清除，通過一些常用數據恢復軟件通常能夠有較好的恢復效果。而如果是文件被病毒破壞，文件內容被覆蓋并有保存操作，第三方軟件造成的文件損壞，恢復起來會有一定難度甚至無法被恢復。另外一旦發生存儲介質損壞的情況，則可能需要借助專用的硬件設備來執行恢復操作。

因此我們了解到，數據故障可分為邏輯損壞與物理損壞。邏輯損壞大多是由于誤操作、系統故障、病毒、升級或安裝軟件錯誤等造成數據邏輯結構不完整而無法讀取的數據。一般表現為存儲介質可以被計算機識別，但數據無法讀取。而發生物理損壞時，存儲介質大多已經不能被計算機識別和讀取。在數據恢復工作中應根據具體情況，采取不同的恢復手段。

4 數據恢復手段與措施

4.1 介質邏輯損壞

邏輯損壞存在多種情況，下面列出常見的一些故障及解決方法。

1）磁盤分區表損壞可能造成無法正確識別原有分區，多表現為盤符消失，磁盤顯示為動態磁盤，文件目錄無法顯示或顯示不全，此時應首先嘗試使用分區表修復工具如DISKFIX修復分區表，單純的分區表損壞并不會損壞原有的文件目錄結構，修復分區表之后，原有文件及目錄可正常讀取。

2）文件系統中的邏輯錯誤，如特定分區無法打開，特定文件雖然目錄存在但無法讀取，一般都是由于文件系統發生錯誤導致索引失效造成的，Windows自身即帶有一個命令行工具chkdsk.exe能夠執行修復工作，常用命令格式及參數設置為chkdsk x： /f，x為要修復的磁盤分區盤符，帶有/f參數即為修復存在的錯誤。

3）文件誤刪除及格式化分區，目前優秀并常用的數據恢復軟件有FinalData，EasyRecovery，RecoverNT等，每一種軟件的具體工作方式不盡相同，有的軟件針對不同的文件系統有不同的版本，如果某個工具無法恢復的可換用另外的工具嘗試，例如EasyRecovery，針對不同的數據丟失原因設定了不同的恢復方式，具有明晰的操作界面。需要再次重申的是，一旦發現誤刪除重要文件，應立即停止使用計算機，最好將硬盤取下，掛接到其它計算機上進行恢復工作，以防原硬盤操作系統或安裝的第三方軟件可能會使用被刪除文件所在的硬盤區域。

4）常用文件類型修復

在進行文件修復時，應將原始文件（受損文件）作好備份，以防不正確的修復手段進一步破壞數據。

（1）CAD圖形修復

科研設計院所常使用AutoCad作為主要生產工具，生成的圖形文件后綴名為.dwg，dwg文件可能是長時間的工作勞動成果，一旦發生損壞，會給設計人員造成時間和精力上的雙重損失，甚至影響團隊的工作進度。Dwg文件的可恢復性，主要是指文件受到破壞，導致文件頭丟失，文件不完整，但部分圖形數據是可用的，可能恢復部分工作量。因此具有一定實際意義。

修復DWG文件有以下幾種常見措施：

首先可嘗試能否從AutoCad自身的備份機制中恢復，找到和原文件同名的擴展名為.bak或者.sv$，更改它們的擴展名為.dwg，有可能可以使用。bak文件一般都和原.dwg文件在同一個文件夾中，.sv$文件為自動保存的文件，它保存在"選項"，"文件"，"自動保存文件"欄下指示的路徑。

AutoCad自身的recover命令，可以修復部分受損文件。

用插入塊的方法把損壞的圖插入到一個新的圖形中，具體操作步驟為：新建文件，使用ddinsert命令把損壞的文件插入到新圖中。當插入圖形時不要把插入點定位在0，0點，選擇一個任意的點，如果此文件對坐標要求準確的話，可以鍵入1，1作為插入點，在文件修復后，再重新移動到0，0點。

更換其它版本的AutoCad嘗試打開損壞文件

嘗試用其他軟件如coreldraw、3d max等導入該文件，如操作成功再導出為AutoCad可識別的格式，通常是dxf文件。

第三方軟件修復，常用的第三方工具如Acme CAD Converter，雖然并非專業的修復DWG文件工具，但是在某些情況下可以導入損壞的dwg文件，達到部分修復的目的。

（2）Word文檔，Excel表格等Office辦公文件

在Office辦公套件中，因意外斷電，非法關閉等原因導致的文件損壞情況，Office自身提供了恢復機制，再次打開Office時，程序提供最近的緩存文件以供選擇恢復。如果是文件結構損壞導致Office程序無法識別讀取，可以使用第三方軟件如EasyRecovery，針對性地對Word，Excel等文檔進行修復，將仍然可用的數據恢復到新文檔中，挽回部分工作量。

4.2 介質物理損壞

存儲介質故障一般需要較為專業的設備來執行恢復工作，如果是控制部分損壞，如控制芯片燒毀等，而存儲數據的介質本身如磁盤盤片，閃存存儲模塊沒有損壞的話，恢復的可能性很大。

以硬盤故障為例，恢復工作要求在具備國際百級要求的無塵凈室中進行，所有操作設備置于非寫入狀態，以防破壞數據。待處理的硬盤先接入特殊控制板，在禁止硬盤主軸電機啟動的狀態下拆開外殼。磁頭會被固定，無法接觸磁盤表面，之后再利用高頻示波器、信號分析儀等專業設備檢查硬盤受損情況。使用專用讀盤機讀取介質。所有讀出的原始數據信號由專業人員還原成可用數據文件。

可以看出，專業級的數據恢復成本較高，而根據恢復的數據量，價格可能還要高很多。因此是否采用該方式進行恢復，應視數據的價值，重要性而定。

5 結語

我們介紹了各種技術手段下的數據恢復，然而在數據恢復工作中，沒有方法或手段可以100%地確保恢復成功，有時甚至需要一點運氣成份，但如果我們能夠深入了解數據恢復的技術和常見措施，就能夠提高緊急情況下恢復數據的成功率，盡量避免由于數據損壞給我們的工作和生活帶來更大的損失。

【參考文獻】

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