2 Пояснение к работе

Практическое занятие 3

Изучение видов неисправностей жестких дисков и их диагностики

1 Цель работы:

1. 1 Изучить виды неисправностей жестких дисков.

1. 2 Изучить способы диагностики неисправностей жестких дисков.

2 Пояснение к работе

2. 1 Виды и симптомы неисправностей жестких дисков

Все неисправности винчестеров можно подразделить на программные и аппаратные. Аппаратные неисправности требуют ремонта диска для того, чтобы скопировать с него данные. Чаще всего жесткие диски выходят из строя из-за падений, ударов и других механических повреждений. При этом повреждаются или сами головки, или царапается поверхность дисков или и то и другое.

Программные неисправности чаще всего связаны с повреждением секторов дисков (появление bad-секторов), что приводит, в свою очередь, к нарушению файловой системы. Данные пользователя оказываются недоступными. Процент успешного восстановления в каждом случае индивидуален и зависит от количества поврежденных блоков.

Рассмотрим типовые поломки жесткого диска по возрастанию сложности восстановления данных.

1. Логическая неисправность – это повреждение файловой системы жесткого диска. Как правило, в этом случае, жесткий диск корректно определяется в BIOS, проверка поверхности проходит нормально, параметры SMART (аппаратная самодиагностика жесткого диска) в норме, но операционная система не видит файловой системы на этом диске, считает его пустым и предлагает отформатировать жесткий диск. Для восстановления данных при такой неисправности необходимо либо сканировать жесткий диск на специальном оборудовании с помощью специального программного обеспечения и таким образом считать данные, либо восстановить файловую систему, тем самым восстанавливая и данные на жестком диске.

2. Неисправности электроники жесткого диска. Данный тип неисправности возникает при плохом электропитании жесткого диска или из-за статического электричества. При этом типе неисправности жесткий диск при включении не раскручивается и не издает никаких звуков. Также характерны электротермические повреждения на плате управления жесткого диска, можно заметить поврежденные элементы. Ремонт и восстановление данных в этом случае возможны, но сложность варьируется. Можно заменить поврежденные элементы на плате, либо установить на жесткий диск плату управления от такого же диска. Но во втором случае ремонт и восстановление данных могут занять длительный срок, либо вообще не смогут быть осуществлены. Это связано с тем, что плата управления для каждого жесткого диска уникальна и содержит адаптивы для доступа к служебной информации каждого конкретного диска. Таким образом, если на плате управления выгорел контроллер или ПЗУ, то подбор платы становится очень непростой задачей.

3. Нарушение служебной информации жесткого диска. Служебная информация находится в ПЗУ или на пластинах в недоступной пользователю области. У разных производителей структура служебной информации схожа, но в зависимости от модели и производителя, имеются отличия. Служебная информация состоит из модулей, которые отвечают за работу определенных частей жесткого диска. Эти модули можно условно поделить на несколько категорий:

- адаптивы – модуль, содержащий настройки блока магнитных головок и уникальный для каждого жесткого диска. Несовпадение адаптивов приводит к ухудшению качества чтения/записи на жесткий диск и даже может привести к невозможности чтения данных одной или несколькими головками.

- дефект-листы – модуль, содержащий список неисправных секторов и дорожек, куда запись данных осуществляться не должна. Утрата дефект-листов является критической для жесткого диска и вызывает невозможность доступа к пользовательским данным.

- транслятор – модуль, отвечающий за соответствие секторов пользовательской области и физической поверхностью пластин жесткого диска с учетом занесенных в дефект-лист неисправных дорожек и секторов. Разрушение транслятора приводит к нарушению доступа к пользовательским данным.

- модули оверлеев – модули, необходимые для функционирования самой операционной системы жесткого диска. Повреждение этих модулей ведет к неработоспособности жесткого диска и, соответственно, к невозможности доступа к пользовательским данным.

- модули S. M. A. R. T. – модули, содержащие информацию о состоянии жесткого диска. При выходе из строя модулей S. M. A. R. T. доступ к пользовательским данным может блокироваться.

- модули и логи selfscan – модули, которые содержат комплексы для проведения заводского тестирования. Эти модули не критичны для работы в пользовательском режиме, но могут применятся для восстановления вышеописанных модулей служебной информации жесткого диска.

Обычно, при нарушении какого-либо модуля служебной информации диска, диск раскручивается и рекалибруется нормально, в BIOS определяется заводским семейством, но в паспорте жесткого диска выводится серийный номер, отличный от нанесенного на корпус и попытка проверки поверхности заканчивается сразу неудачно. Необходимо подключить жесткий диск к специализированному программно-аппаратному комплексу и провести выявление вышедших из строя модулей, а также процедуры их восстановления. Выход из строя модулей служебной информации зачастую происходит вследствие деградации блока магнитных головок или влечет за собой таковое.

4. Деградация блока магнитных головок (БМГ) и/или поверхности пластин. Данная неисправность проявляется из-за неправильной эксплуатации жесткого диска, например, вибрация в процессе работы или перегрев. Данный тип неисправностей иногда называют bad-блоки. Неисправность проявляется тем, что операционная система не дает копировать файлы, выдавая ошибку контрольной суммы. Значение атрибута " количество переназначенных секторов" S. M. A. R. T. увеличивается. Диск начинает очень медленно работать, а при проверке поверхности утилитами выявляются ошибки поверхности.

В случае этой неисправности необходимо считать образ диска, используя алгоритм пропуска bad-блоков, попробовать считать bad-блоки с использованием ряда технологических команд и методов вычитки такого типа блоков и, наконец, из считанного образа и карты bad-блоков восстановить информацию со списком файлов, на которые попали bad-блоки. Для многих типов файлов наличие нескольких неправильных или отсутствие секторов не влияет на целостность файла.

5. Залипание головок. При отсутствии питания на жестком диске головки чтения-записи находятся в специальных парковочных зонах, располагающихся либо над пластинами на внутренней части диска, либо за пределами пластин на специальной площадке. Когда на жесткий диск подается питание и пластины раскручиваются, головки выводятся из парковочных зон и начинают парить над поверхностью пластин. Но может случиться так, что пластины перестают вращаться, а головки не были выведены в парковочную зону. В этом случае головки опускаются и прилипают к поверхности пластины. Двигателю жесткого диска не хватает мощности, чтобы оторвать головки от поверхности и таким образом, диск не может раскрутиться. Обычно, такая неисправность вызывается падением диска. При этом типе неисправности, в момент подачи питания на жесткий диск можно услышать попытки двигателя раскрутиться, иногда слышны звуки позиционера, пытающегося вернуть головки в парковочную зону. Для ремонта необходимо вскрыть корус, с помощью специального инструмента вывести головки в парковочную зону, либо заменить весь блок головок целиком.

6. Неисправность блока магнитных головок (БМГ). Данный тип неисправности характеризуется отказом одной или нескольких головок записывать или считывать информацию. При этой неисправности диск, подключенный к ПК, не определяется в BIOS или определяется некорректно, а при подаче питания на жесткий диск, слышны звуки, похожие на скрежет или удары. При такой неисправности необходимо подобрать жесткий диск - донора, заменить БМГ неисправного диска на БМГ с донора и считать информацию в образ.

7. Царапины и запилы. Неисправность такого рода означает, что на поверхности магнитных пластин имеются физические повреждения. Как правило, эта неисправность сопровождается или вызывается неисправностью БМГ. Кроме того, при этом типе неисправностей информацию не удается восстановить полностью, поскольку информация, которая была в области запила уничтожается физически. По типу проводимых работ эта неисправность почти ничем не отличается от неисправности БМГ, за исключением того, что при считывании информации в образ необходимо не допустить попадания головок в область запила.

8. Клин шпинделя двигателя. Шпиндель двигателя может заклинить как из-за падения, так и из-за банального износа. Это можно обнаружить, если при включении жесткий диск издает жужжащие звуки и не слышно звуков раскручивания пластин. При такой неисправности необходимо переставить пластины в корпус исправного жесткого диска - донора. Если БМГ исправен, то он тоже переставляется в корпус донора, если же БМГ вышел из строя, то устанавливается БМГ с донора. После этого считывается образ диска и из него восстанавливается информация.

2. 2 Диагностика неисправностей жестких дисков

Если диск не работоспособен, не определяется в BIOS, издает нехарактерные звуки, то во всех этих случаях необходимо сразу отдать его специалистам. Нельзя пытаться восстановить его самостоятельно: каждое включение (особенно при проблемах с БМГ), а тем более вскрытие усугубит ситуацию.

Если же жесткий диск корректно определяется, но загрузить операционную систему не получается или же данные недоступны, то в первую очередь необходимо проверить состояние жесткого диска с помощью диагностики S. M. A. R. T. -атрибутов.

S. M. A. R. T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology – технология самоконтроля, анализа и отчётности) – технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя.

S. M. A. R. T. производит наблюдение за основными характеристиками накопителя, каждая из которых получает оценку. Характеристики можно разбить на две группы:

- параметры, отражающие процесс естественного старения жёсткого диска (число оборотов шпинделя, число перемещений головок, количество циклов включения-выключения);

- текущие параметры накопителя (высота головок над поверхностью диска, число переназначенных секторов, время поиска дорожки и количество ошибок поиска).

Данные хранятся в шестнадцатеричном виде, называемом raw value, а затем пересчитываются в value – значение, символизирующее надёжность относительно некоторого эталонного значения. Обычно value располагается в диапазоне от 0 до 100 (некоторые атрибуты имеют значения от 0 до 200 и от 0 до 253). Высокая оценка говорит об отсутствии изменений данного параметра или медленном его ухудшении. Низкая – о возможном сбое в скором времени.

Значение, меньшее, чем минимальное, при котором производителем гарантируется безотказная работа накопителя, означает выход узла из строя.

Технология S. M. A. R. T. позволяет осуществлять:

- мониторинг параметров состояния;

- сканирование поверхности;

- сканирование поверхности с автоматической заменой сомнительных секторов на надёжные.

Технология S. M. A. R. T. позволяет предсказывать выход устройства из строя в результате механических неисправностей, что составляет около 60% причин поломки жесткого диска. Предсказать последствия скачка напряжения или механического удара S. M. A. R. T. не способна.

Проверить SMART-атрибуты можно с помощью специальных утилит, например, программы HDD Scan, HDD Health, Victoria, MHDD, HD Tune.

Программы, отображающие состояние S. M. A. R. T. -атрибутов, работают по следующему алгоритму:

- проверка наличия поддержки накопителем технологии S. M. A. R. T.;

- посылка команды запроса S. M. A. R. T. -таблиц;

- получение таблиц в буфер приложения;

- расшифровка табличных структур, извлечение номера атрибута и его числового значения;

- сопоставление стандартизированных номеров атрибутов их названиям;

- вывод числовых значений в удобном для восприятия виде (например, конвертация шестнадцатеричных значений в десятичные);

- извлечение из таблиц флагов атрибутов (признаков, характеризующих назначение атрибута в данном накопителе, например, «жизненно важный» или «счётчик»);

- вывод общего состояния устройства на основании всех таблиц, значений и флагов.

Критическими параметрами здоровья диска считаются: Raw Read Error Rate, Spin-Up Time, Reallocated Sectors Count, Seek Error Rate, Spin-Up Retry Count, Reallocation Event Count, Current Pending Sector Count, Uncorrectable Sector Count. Ухудшение атрибутов Raw Read Error Rate и Seek Error Rate говорит об износе магнитной поверхности или головок БМГ; Spin-Up Time и Spin-Up Retry Count говорят о проблемах в механике диска; Reallocated Sectors Count, Reallocation Event Count и Current Pending Sector Count, Uncorrectable Sector Count – о наличии bad-секторов – уже перемещенных bad-секторов и готовых к перемещению.