硬盤壞道缺陷探秘

時間：2024-11-13 02:04:08 盛林硬件維護

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，下面跟著小編來學習一下硬盤壞道的相關(guān)知識!

　　多年來一直誤導著讀者的幾個常識性問題是：

　　1.硬盤邏輯壞道可以修復，而物理壞道不可修復。實際情況是，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.硬盤出廠時沒有壞道，用戶發(fā)現(xiàn)壞道就意味著硬盤進入危險狀態(tài)。實際情況是，每個硬盤出廠前都記錄有一定數(shù)量的壞道，有些數(shù)量甚至達到數(shù)千上萬個壞扇區(qū)，相比之下，用戶發(fā)現(xiàn)一兩個壞道算多大危險?

　　3.硬盤不認盤就沒救，0磁道壞可以用分區(qū)方法來解決。實際情況是，有相當部分不認的硬盤也可以修好，而0磁道壞時很難分區(qū)。

　　如此誤導，如不是自己搜集研究外文資料并長期實踐，說不準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)達到了很高水準。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，使我受益匪淺。

　　總結(jié)起來，硬盤修復人士需要弄明白的幾個基本概念

　　在研究硬盤修復和使用專業(yè)軟件修復硬盤的過程中，必將涉及到一些基本的概念。在這里，高朋根據(jù)自己的研究和實踐經(jīng)驗，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。一個扇區(qū)能存儲512Bytes的數(shù)據(jù)，如果在某個扇區(qū)中有任何一個字節(jié)不能被正確讀寫，則這個扇區(qū)為Bad sector。除了存儲512Bytes外，每個扇區(qū)還有數(shù)十個Bytes信息，包括標識(ID)、校驗值和其它信息。這些信息任何一個字節(jié)出錯都會導致該扇區(qū)變“Bad”。例如，在低級格式化的過程中每個扇區(qū)都分配有一個編號，寫在ID中。如果ID部分出錯就會導致這個扇區(qū)無法被訪問到，則這個扇區(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)并進行高級格式化后，每個區(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不再使用該cluster,以避免數(shù)據(jù)丟失。有時病毒或惡意軟件也可能在FAT中將無壞扇區(qū)的正常cluster標記為Bad cluster, 導致正常cluster不能被使用。這里需要強調(diào)的是，每個cluster包括若干個扇區(qū)，只要其中存在一個壞扇區(qū)，則整個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。如果某個磁頭狀態(tài)不好，則這個磁頭為Defect head。如果盤面上某個Track(磁道)不能被正常訪問，則這Track為Defect Track. 如果某個扇區(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. 可以認為Bad sector 等同于 Defect sector. 從總的來說，某個硬盤只要有一部分存在缺陷，就稱這個硬盤為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，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。如果是SCSI硬盤的話可以找到多種通用軟件查看到P-list，因為各種牌子的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defect sector，商家就應該為用戶換或修。現(xiàn)在大容量的硬盤出現(xiàn)一個defect sector概率實在很大，這樣的話硬盤商家就要為售后服務忙碌不已了。于是，硬盤廠商設計了一個自動修復機制，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defect sector，則自動分配一個備用扇區(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機制的激發(fā)條件要嚴格一些，需要用某些軟件來判斷defect sector,并通過某個端口(據(jù)說是50h)調(diào)用自動修復機制。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行過后消除了一些“壞道”，很重要的原因就在這Automatic Reallcation(當然還有其它原因)，而不能簡單地概括這些“壞道”是什么“邏輯壞道”或“假壞道”。如果哪位被誤導中毒太深的讀者不相信這個事實，等他找到能查看G-list的專業(yè)工具后就知道，這些工具運行過后，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(有人就概括為：“邏輯壞道”可以修復)，而壞道多了不能通過這些工具修復(又有人概括為：“物理壞道”不可以修復)。

　　Bad track (壞道)

　　這個概念源于十多年前小容量硬盤(100M以下)，當時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)。在對這個硬盤進行低級格式化時(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，這個概念用在大容量硬盤上有點牽強。

　　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。高朋不習慣使用這些概念，不想對它們作牽強的解釋，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，都要進行“初始化”過程(也可以稱為“自檢”)。這時，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!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的參數(shù)。如果某一項重要參數(shù)找不到或出錯，啟動程序無法完成啟動過程，硬盤就進入保護模式。在保護模式下，用戶可能看不到硬盤的型號與容量等參數(shù)，或者無法進入任何讀寫操作。近來有些系列的硬盤就是這個原因而出現(xiàn)類似的通病，如：FUJITSU MPG系列自檢聲正常卻不認盤，MAXTOR美鉆系列認不出正確型號及自檢后停轉(zhuǎn)，WD BB EB系列能正常認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寫錯誤記錄表

　　RE讀錯誤記錄表

　　SI容量設定，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區(qū)域，各個區(qū)域上分配的不同的扇區(qū)數(shù)量，從而計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,可以認為是在負磁道的位置。可能每個參數(shù)占用一個模塊，也可能幾個參數(shù)占用同一模塊。模塊大小不一樣，有些模塊才一個字節(jié)，有些則達到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，就可以分析出每個模塊是否處于正常狀態(tài)。當然，也可以修正這些參數(shù)，重新寫回盤片中指定的位置。這樣，就可以把一些因為參數(shù)錯亂而無法正常使用的硬盤“修復”回正常狀態(tài)。

　　如果讀者有興趣進一步研究，不妨將硬盤電路板上的ROM芯片取下，用寫碼機讀出其中的BIOS程序，可以在程序段中找到以上所列出的參數(shù)名稱。

　　硬盤修復之低級格式化

　　熟悉硬盤的人都知道，在必要的時候需要對硬盤做“低級格式化”(下面簡稱“低格”)。進行低格所使用的工具也有多種：有用廠家專用設備做的低格，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一部分硬盤，有些人則覺得低格十分危險，會嚴重損害硬盤。高朋用過多種低格工具，認為低格是修復硬盤的一個有效手段。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)心的一個問題：“低格過程到底對硬盤進行了什么操作?”實踐表明低格過程有可能進行下列幾項工作，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)清零和重寫校驗值

　　低格過程中將每個扇區(qū)的所有字節(jié)全部置零，并將每個扇區(qū)的校驗值也寫回初始值，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)的校驗值不對應，通常就被報告為校驗錯誤(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)的校驗值重新對應起來，而達到“修復”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，同時這也是為什么通過低格能“修復大量壞道”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扇區(qū)的標識(ID)信息和某些保留磁道的其他一些信息，當時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!切勿低格硬盤!我的硬盤已經(jīng)毀于低格!”

　　C. 對扇區(qū)進行讀寫檢查，并嘗試替換缺陷扇區(qū)

　　有些低格工具會對每個扇區(qū)進行讀寫檢查，如果發(fā)現(xiàn)在讀過程或?qū)戇^程出錯，就認為該扇區(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)進行替換，也可以達到“修復”的功效。

　　D. 對所有物理扇區(qū)進行重新編號

　　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)決定各個磁道劃分的扇區(qū)數(shù))，經(jīng)過編號后，每個扇區(qū)都分配到一個特定的標識信息(ID)。編號時，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)(用戶不必在乎永遠用不到的地方的好壞)。如果這個過程半途而廢，有可能導致部分甚至所有扇區(qū)被報告為標識不對(Sector ID not found, IDNF)。要特別注意的是，這個編號過程是根據(jù)真正的物理參數(shù)來進行的，如果某些低格工具按邏輯參數(shù)(以 16heads 63sector為最典型)來進行低格，是不可能進行這樣的操作。

　　E. 寫磁道伺服信息，對所有磁道進行重新編號

　　有些硬盤允許將每個磁道的伺服信息重寫，并給磁道重新賦予一個編號。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(即永遠不必使用)這些缺陷磁道。這個操作也是根據(jù)真正的物理參數(shù)來進行。

　　修復硬盤壞道

　　對于邏輯壞道，我們可以修復，對于物理壞道，我們應采用隔離的辦法，以最大程度減少損失，防止壞道進一步擴散為目標。我見過有些人在報紙上吹說用某個特殊軟件能修理物理壞道，最要命的是許多人對低格硬盤的迷信，實在是誤人之語。所謂低級格式化，指的是將空白的磁盤劃分出柱面和磁道，然后再將磁道劃分為若干個扇區(qū)，每個扇區(qū)又劃分出標識部分ID、間隔區(qū)GAP和數(shù)據(jù)區(qū)DATA等。低級格式化只能在DOS環(huán)境下完成，而且只能針對—塊硬盤而不能支持單獨的某一個分區(qū)。有些壞磁道和壞扇區(qū)能夠通過低級格式化來修復，但對于真正的硬盤磁盤表面物理劃傷則無法進行修復，這只有通過各種辦法標出壞扇區(qū)的位置，以便讓操作系統(tǒng)不去使用，以防止擴大壞道進而延長硬盤使用。特別想強調(diào)，低級格式化是一種損耗性操作，對硬盤的壽命有一定的負面影響，所以，如無必要，用戶們盡量不要低級格式化硬盤。

　　對于邏輯壞道，一般情況下我們用操作系統(tǒng)自帶的工具和一些專門的硬盤檢查工具就能發(fā)現(xiàn)并修復。如：Windows自帶的Scandisk磁盤掃描程序就是發(fā)現(xiàn)硬盤邏輯壞道最常用的工具，而我們常見的Format命令不能對任何硬盤壞道起到修補作用，這點大家要明白。我們可在Windows系統(tǒng)環(huán)境下，在“我的電腦”中選中要處理的硬盤盤符，選擇其“屬性”，在出現(xiàn)的“工具”按鈕中選擇“查錯狀態(tài)”，再在“掃描類型”中選“全面檢查”，并將“自動修復錯誤”打上“勾”，然后“開始”即可。如果系統(tǒng)在啟動時不進行磁盤掃描或已不能進入Windows系統(tǒng)，我們也可用軟盤或光盤啟動盤啟動電腦后，在相應的盤符下，如“A：”下運行Scandisk *：(注：*為要掃描的硬盤盤符)，回車后來對相應需要掃描修復的硬盤分區(qū)進行修理。

　　但是，如果是硬盤物理壞道，那么千萬千萬記住不要試圖用這些方法來修復，相反用各種工具反復掃描，就是對硬盤的物理壞區(qū)強制進行多次讀寫，必然會使壞道變多，進而擴散，正確的方法是用下面的方法果斷地把已有壞道的地方隔離開。這是一種很無奈的辦法，但是一個20G的硬盤，如果因為壞道，屏蔽了15G，總還有5G空間可用，如果不這樣做，最后的結(jié)果是整個硬盤全部報廢。

　　方法一：用PartitionMagic等磁盤軟件完成工作

　　如PartitionMagic分區(qū)軟件，先用PartitionMagic4中的“check”命令或Windows中的磁盤掃描程序來掃描磁盤，算出壞簇在硬盤上的位置，然后在Operation菜單下選擇“Advanced/badSectorRetest”，把壞簇所在硬盤分成多個區(qū)后，再把壞簇所在的分區(qū)隱藏，以免在Windows中誤操作，這個功能是通過HidePartition菜單項來實現(xiàn)的。這樣也能保證有嚴重壞道的硬盤的正常使用，并免除系統(tǒng)頻繁地去讀寫壞道從而擴展壞道的面積。但是這需要對這些軟件熟悉，并且有計算硬盤的經(jīng)驗，許多人并不容易做到準確。

　　方法二：用FDISK和格式化命令FORMAT

　　具體的方法是這樣的，第一要搞清硬盤的容量，對于有問題的磁盤先用FDISK分成一個C盤，再用FORMAT進行格式化，當碰到無法修復的壞塊時面對FORMAT總是試圖修復，這時記錄下進行的百分比.然后按CTRL+BREAK強行終止任務，用磁盤總?cè)萘俊涟俜直龋贸鲞@部分正常的磁盤容量，用FIDSK劃出一個邏輯磁盤，再將后面的磁盤估計出壞道的大概大小，大概比例為10%左右，再劃分一個邏輯盤。這個小盤不用格式化，在總工作完成后將其刪除，這樣就將壞塊給全部跳過去了。這樣可能會損失一些好道，但對大容量硬盤來說無足輕重，而硬盤使用起來更加穩(wěn)定。

　　方法三：用專門的壞盤分區(qū)工具如FBDISK

　　FBDISK這是一個DOS下專門發(fā)現(xiàn)壞道并隔離后重新分區(qū)的軟件，只有一個文件，僅僅幾十K。操作很簡單，先制作一張能啟動到DOS的軟盤，把FBDISK放在軟盤上，用它引導系統(tǒng)，注意系統(tǒng)上只能掛一個要修理的硬盤，并且將其接在主硬盤的線上。進入DOS后，只要能發(fā)現(xiàn)硬盤，就運行FBDISK好了，這個小程序先會對硬盤按磁道進行掃描，發(fā)現(xiàn)壞道就顯示出來，同時還會估計總體掃描完要用多長時間，全部掃描完后，程序會根據(jù)掃描結(jié)果和壞道情況給你提出一個全新的分區(qū)方案來，如果你接受就按Y，否則不會對你的硬盤進行處理。這個軟件不錯，但是可能比較大手，筆者曾有一次用它把一個10G硬盤掃完后，報告說只有300M可以使用，但是我用方法二后，卻找出了近2G的完好空間。所以大家還是按需使用。

　　還有一類特別的壞道表面看起來很可怕，其實反而好修理，如系統(tǒng)顯示“TRACK 0 BAD，DISKUNUSABLE”，意思為“零磁道損壞，硬盤無法使用”或用磁盤掃描程序掃描其它硬盤時其0扇區(qū)出現(xiàn)紅色“B”。大家都知道硬盤扇區(qū)是最重要的地方，損壞后一點也不能用，一般人往往將出現(xiàn)這樣故障的硬盤作報廢處理。其實合理運用一些磁盤軟件，把報廢的0扇區(qū)屏蔽掉，而用1扇區(qū)取而代之就能起到起死回生的效果，這樣的軟件如Pctools9.0和NU8等。

　　以Pctools9.0為例來作說明。一塊80G老硬盤出現(xiàn)上述故障，用盤啟動電腦后，運行Pctools9.0目錄下的DE.EXE文件。接著選主菜單Select中的Drive，進去后在Drivetype項選Physical，按空格選定，再按Tab鍵切換到Drives項，選中harddisk，然后OK回車后回到主菜單。打開Select菜單，這時會出現(xiàn)PartitionTable，選中進入后出現(xiàn)硬盤分區(qū)表信息。該硬盤有兩個分區(qū)，找到C區(qū)，該分區(qū)是從硬盤的0柱面開始的，那么，將1分區(qū)的BeginningCylinder的0改成1就可以了，保存后退出。重新啟動電腦后按Del鍵進入COMS設置，運行“IDEAUTODETECT”，可以看到CYLS由782變成781。保存退出后重新分區(qū)格式化該硬盤就可以了。

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