數(shù)據(jù)恢復(fù)概述及硬盤結(jié)構(gòu)

1、數(shù)據(jù)恢復(fù)概述及硬盤結(jié)構(gòu)今日專題今日專題數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)n電存儲技術(shù)： 電存儲技術(shù)主要是指半導(dǎo)體存儲器scm，根據(jù)其工作方式不同，可分為隨機(jī)存儲器（ram）與只讀存儲器（rom） 數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)n隨機(jī)存儲器（ram）1.靜態(tài)ram2.動態(tài)ramn只讀存儲器（rom）1.掩模式rom：廠家做好內(nèi)容后不能更改。2.可編程rom：用戶只能寫入一次，寫入后不能在更改3.可擦寫prom：通常工作時只能讀取信息，但可以用紫外線擦除以有信息，并在專用設(shè)備上高壓寫入信息。4.電擦寫prom：用戶可以通過程序的控制進(jìn)行讀寫操作，我們常說的（flash）閃存。 數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)n討論：日常生活中存在哪些利用電存儲技術(shù)的存儲芯

2、片？舉例說明。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)n磁存儲技術(shù) 磁存儲主要是指磁表面存儲器msm。磁表面存儲器是用非磁性金屬或塑料做基體，在起表面涂敷、電鍍、沉積或?yàn)R射一層很薄的高導(dǎo)磁率、硬矩磁材料的磁面，用磁層的兩種剩磁狀態(tài)記錄信息“0”和“1”?；w和磁層合稱為磁記錄介質(zhì)。依記錄介質(zhì)的形狀可分別稱為：1.磁卡存儲器2.磁帶存儲器3.磁鼓存儲器4.磁盤存儲器數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)n光存儲技術(shù) 目前我們所能接觸的光存儲設(shè)備有：1.cd-rom 只讀光盤；2.cd-r 允許用戶自己寫一次的cd；3.cd-rw 多次讀寫光盤，采用cd-r的格式；4.mo 永磁光盤，可以重復(fù)讀寫，數(shù)據(jù)保存長達(dá)100年； 相應(yīng)的dvd產(chǎn)品可以視為 c

3、d的后代。數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)n各種存儲技術(shù)的速度比較 電存儲磁存儲光存儲思考：在我們的計算機(jī)系統(tǒng)中，存儲速度最快的部件，是什么？ 是內(nèi)存？ 硬盤？ 還是其他？數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n數(shù)據(jù)的內(nèi)涵 我們在這里所說的數(shù)據(jù)，只指計算機(jī)數(shù)據(jù)?！皵?shù)據(jù)”是一個廣泛的概念，包括了計算機(jī)文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存儲的各種數(shù)據(jù)，正文、圖形、聲音，還包括存放或管理這些信息的硬件信息，如計算機(jī)硬件及其網(wǎng)絡(luò)地址，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n數(shù)據(jù)恢復(fù)的定義： 數(shù)據(jù)恢復(fù)就是把遭受破壞、或由硬件缺陷導(dǎo)致不可訪問，或者不可獲得，或者由于誤操作等各種原因?qū)е聛G失的數(shù)據(jù)還原成正常的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題主要包括兩大類：即邏輯問題與硬件

4、問題，相應(yīng)的恢復(fù)也分別稱為軟恢復(fù)和硬恢復(fù)。軟恢復(fù)：指一切可以通過“軟”的方式進(jìn)行的恢復(fù)，不涉及硬件修理的數(shù)據(jù)恢復(fù)。如病毒感染、誤格式化、誤刪除、等等。硬恢復(fù)：涉及硬件修理、由硬件損壞或者失效造成的數(shù)據(jù)恢復(fù)。如磁道損壞、磁盤劃傷、磁組損壞、電路板芯片等等。數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n數(shù)據(jù)恢復(fù)的服務(wù)范圍不能進(jìn)入系統(tǒng)磁盤出現(xiàn)壞到分區(qū)丟失文件丟失密碼丟失文檔不能打開，或打開后是亂碼數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n數(shù)據(jù)恢復(fù)的一般原則1.備份當(dāng)前尚能正常工作的驅(qū)動器上的所有數(shù)據(jù)。2.將損壞的硬盤拿到正常的相同的操作系統(tǒng)下，如果條件允許，取下該硬盤，安裝一個新的硬盤，在重新掛上壞硬盤之前對硬盤分區(qū)格式化，并確信立即更改cmos設(shè)置

5、。3.調(diào)查使用者。了解詳細(xì)情況。4.如果可能，備份所有扇區(qū)。5.準(zhǔn)備扇區(qū)編輯工具，如winhex等。6.盡可能得到使用者的關(guān)鍵文件信息。數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n硬盤數(shù)據(jù)恢復(fù)與硬盤修理的區(qū)別與聯(lián)系數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n硬盤的修理與數(shù)據(jù)恢復(fù)的比較硬盤硬件維修數(shù)據(jù)恢復(fù)目的硬件正常工作得到數(shù)據(jù)方式維修軟硬結(jié)合工具測量儀器、烙鐵等系統(tǒng)軟件、工具軟件等代價不大于新硬件的成本與硬件無關(guān)，取決于數(shù)據(jù)。成本修理費(fèi)用智能勞動數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n硬盤數(shù)據(jù)的保護(hù)方式操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)還原功能隨機(jī)贈送的系統(tǒng)恢復(fù)光盤ghost殺毒軟件提供的系統(tǒng)備份硬盤保護(hù)卡主板bios內(nèi)置的系統(tǒng)保護(hù)虛擬還原工具軟件硬盤保護(hù)與數(shù)據(jù)恢復(fù)重點(diǎn)：隨機(jī)贈送的

6、系統(tǒng)恢復(fù)光盤、ghost、虛擬還原工具軟件、硬盤保護(hù) 卡。數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n軟件界面：數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n軟件界面：數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)總論n硬盤缺陷通常我們把硬盤的缺陷分為六大類：壞扇區(qū)（bad sector)磁道飼服缺陷（track servo defect）磁頭組件缺陷（heads assembly defect）系統(tǒng)信息錯亂（service information destruction）電子線路缺陷（the board of electronics defect）綜合性能缺陷（complex reliability defect）硬盤基礎(chǔ)知識n常見的硬盤品牌希捷邁拓西部數(shù)據(jù)三星日立（ibm）富

7、士通現(xiàn)在常見的是前面五種品牌。硬盤基礎(chǔ)知識n常見的硬盤類型pata（ide）sata scsi scsi的英文名稱是“small computer system interface”,中文翻譯為“小型計算機(jī)系統(tǒng)專用接口”;顧名思義,這是為了小型計算機(jī)設(shè)計的擴(kuò)充接口,它可以讓計算機(jī)加裝其他外設(shè)設(shè)備以提高系統(tǒng)性能或增加新的功能,例如硬盤、光驅(qū)、掃描儀等。 硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤結(jié)構(gòu) 硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤結(jié)構(gòu)硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤外部結(jié)構(gòu) 硬盤是一個集機(jī)、電、磁于一體的高精度系統(tǒng)。硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤產(chǎn)品標(biāo)簽硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤產(chǎn)品標(biāo)簽硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤電路板部分硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu) 硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)由固定面板

8、、控制電路和板、磁頭、盤片、主軸、電機(jī)、接口及其它附件組成其中磁頭盤片組件是構(gòu)成硬盤的核心，它封裝在盤的凈化腔體內(nèi)，包括有浮動磁頭組件、磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)、盤片、主軸驅(qū)動裝置及前置讀寫控制電路這幾個部份。如下圖：硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu) 硬盤基礎(chǔ)知識n細(xì)看硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu) 硬盤基礎(chǔ)知識n磁頭組件。這個組件是硬盤中最精密的部位之一，它由讀寫磁頭、傳動手臂、傳動軸三部份組成。磁頭是硬盤技術(shù)中最重要和關(guān)鍵的一環(huán)，實(shí)際上是集成工藝制成的多個磁頭的組合，它采用了非接觸式頭、盤結(jié)構(gòu)，加后電在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤表面移動，與盤片之間的間隙只有0.10.3um，這樣可以獲得很好的數(shù)據(jù)傳輸率。現(xiàn)在轉(zhuǎn)速為7200rpm的硬盤飛

9、高一般都低于0.3um，以利于讀取較大的高信噪比信號，提供數(shù)據(jù)傳輸率的可靠性。硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤的工作原理，它是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。從下圖 中我們也可以看出，西數(shù)wd200bb硬盤采用單碟雙磁頭設(shè)計，但該磁頭組件卻能支持四個磁頭，注意其中有兩個磁頭傳動手臂沒有安裝磁頭。 硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤磁頭及附屬組件 硬盤基礎(chǔ)知識n磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)。盤硬的尋道是靠移動磁頭，而移動磁頭則需要該機(jī)構(gòu)驅(qū)動才能實(shí)現(xiàn)。磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)由電磁線圈電機(jī)、磁頭驅(qū)動小車、防震動裝置構(gòu)成

10、，高精度的輕型磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)能夠?qū)Υ蓬^進(jìn)行正確的驅(qū)動和定位，并能在很短的時間內(nèi)精確定位系統(tǒng)指令指定的磁道。硬盤基礎(chǔ)知識n其中電磁線圈電機(jī)包含著一塊永久磁鐵，這是磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)對傳動手臂起作用的關(guān)鍵，磁鐵的吸引力足起吸住并吊起拆硬盤使用的螺絲刀。防震動裝置在老硬盤中沒有，它的作用是當(dāng)硬盤受動強(qiáng)裂震動時，對磁頭及盤片起到一定的保護(hù)使用，以避免磁頭將盤片刮傷等情況的發(fā)生。這也是為什么舊硬盤的防震能力比現(xiàn)在新硬秀盤差多的緣故。硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識n磁盤片。盤片是硬盤存儲數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)在硬盤盤片大多采用金屬薄膜材料，這種金屬薄膜較軟盤的不連續(xù)顆粒載體具有更高的存儲密度、高剩磁及高矯頑力等優(yōu)點(diǎn)。另外，ib

11、m還有一種被稱為“玻璃盤片”的材料作為盤片基質(zhì)，玻璃盤片比普通盤片在運(yùn)行時具有更好的穩(wěn)定性。從下圖可以發(fā)現(xiàn)，硬盤盤片是完全平整的，可以當(dāng)鏡子使用。硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識n主軸組件。主軸組件包括主軸部件如軸承和驅(qū)動電機(jī)等。隨著硬盤容量的擴(kuò)大和速度的提高，主軸電機(jī)的速度也在不斷提升，有廠商開始采用精密機(jī)械工業(yè)的液態(tài)軸承電機(jī)技術(shù)（fdb）。采用fdb電機(jī)不僅可以使硬盤的工作噪音降低許多，而且還可以增加硬盤的工作穩(wěn)定性。硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤主軸組件圖硬盤基礎(chǔ)知識n前置控制電路。前置電路控制磁頭感應(yīng)的信號、主軸電機(jī)調(diào)速、磁頭驅(qū)動和伺服定位等，由于磁頭讀取的信號微弱，將放大電路密封在腔體內(nèi)可減少外來信號的

12、干擾，提高操作指令的準(zhǔn)確性。硬盤基礎(chǔ)知識n控制電路。硬盤的控制電路位于硬盤背面，將背面電路板的安裝螺絲擰下，翻開控制電路板即可見到控制電路。硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤控制電路圖片硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤控制電路圖片硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤控制電路總得來說可以分為如下幾個部份：主控制芯片、數(shù)據(jù)傳輸芯片、高速數(shù)據(jù)緩存芯片等，其中主控制芯片負(fù)責(zé)硬盤數(shù)據(jù)讀寫指令等工作。硬盤基礎(chǔ)知識n對于sata接口的硬盤，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與pata內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一樣的。只是它們的對外接口不一樣。硬盤基礎(chǔ)知識nsata硬盤與傳統(tǒng)硬盤在接口上有很大差異，sata硬盤采用7針細(xì)線纜而不是大家常見的40/80針扁平硬盤線作為傳輸數(shù)據(jù)的通道(圖1)。細(xì)線纜

13、的優(yōu)點(diǎn)在于它很細(xì)，因此彎曲起來非常容易。而傳統(tǒng)的硬盤線彎曲起來就非常困難，由于很寬，還經(jīng)常會造成某個局部散熱不良。而細(xì)線纜就不存在這些缺點(diǎn)，它不會妨礙機(jī)箱內(nèi)部的空氣流動，這樣就避免了熱區(qū)的產(chǎn)生，從而提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。接下來用細(xì)線纜將sata硬盤連接到接口卡或主板上的sata接口上。由于sata采用了點(diǎn)對點(diǎn)的連接方式，每個sata接口只能連接一塊硬盤，因此不必像并行硬盤那樣設(shè)置跳線了，系統(tǒng)自動會將sata硬盤設(shè)定為主盤硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤的邏輯結(jié)構(gòu)：盤片磁道柱面扇區(qū)容量硬盤基礎(chǔ)知識n盤片 盤片是硬盤中承載數(shù)據(jù)存儲的介質(zhì)，硬盤是由多個盤片疊加在一起，互相之間由墊圈隔開。硬盤盤片是以堅(jiān)固耐用的材

14、料為盤基，其上在附著磁性物質(zhì)，表面被加工的相當(dāng)平滑。因?yàn)楸P片在硬盤內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)（有5400轉(zhuǎn)、7200轉(zhuǎn)、10000轉(zhuǎn)，甚至15000轉(zhuǎn)），因此制作盤片的材料硬度和耐磨性要求很高，所以一般采用合金材料，多數(shù)為鋁合金。硬盤基礎(chǔ)知識n磁道 磁盤在格式化時被分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（track).磁道從外向內(nèi)自0開始順序編號。硬盤的每一個盤面有3001024個磁道，新式大容量硬盤每面的磁道數(shù)就更多了。這些磁道用肉眼是根本看不到的，因?yàn)樗鼈儍H是盤面上以特殊方式磁化了的一些磁化區(qū)，磁盤上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間并不是緊挨著的，這是因?yàn)榇呕瘑卧喔籼鼤r磁性會相互產(chǎn)生影響

15、，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。一張1.44mb的3.5英寸軟盤，一面有80個磁道，而硬盤上的磁道密度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值，通常一面有成千上萬個磁道。 硬盤基礎(chǔ)知識n磁道硬盤基礎(chǔ)知識n柱面 所有盤面上的同一磁道構(gòu)成一個圓柱，通常稱作柱面。每個圓柱上的磁頭，由上而下從“0”開始編號。數(shù)據(jù)的讀寫是按柱面進(jìn)行的。即磁頭在讀寫數(shù)據(jù)時首先在同一柱面內(nèi)從“0”磁頭開始進(jìn)行操作，依次向下在同一柱面的不同盤面即磁頭上進(jìn)行操作。只在同一柱面所有的磁頭全部讀寫完畢后才移動磁頭轉(zhuǎn)移到下一柱面。硬盤基礎(chǔ)知識n扇區(qū) 操作系統(tǒng)是以扇區(qū)（sector）形式將信息存儲在硬盤上。每個扇區(qū)包括512字節(jié)的數(shù)據(jù)和一些其他信息。一個扇區(qū)有兩

16、個主要部分：存儲數(shù)據(jù)地點(diǎn)的標(biāo)識符存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段如下圖所示：硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識n容量 硬盤的容量由盤面數(shù)（磁頭數(shù)）、柱面數(shù)、和扇區(qū)數(shù)決定，其計算公式為：硬盤容量=盤面數(shù)*柱面數(shù)*扇區(qū)數(shù)*512字節(jié)注：為什么一塊40g的硬盤，顯示的時候，卻只有37g呢？ 這是因?yàn)橛捎诒?示方法不標(biāo)準(zhǔn)造成的。 硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤的發(fā)展歷史簡介 說起硬盤的歷史，我們不能不首先提到藍(lán)色巨人ibm所發(fā)揮的重要作用，正是ibm發(fā)明了硬盤，并且為硬盤的發(fā)展做出了一系列重大貢獻(xiàn)。在發(fā)明磁盤系統(tǒng)之前，計算機(jī)使用穿孔紙帶、磁帶等來存儲程序與數(shù)據(jù)，這些存儲方式不僅容量低、速度慢，而且有個大缺陷：它們都是順序存儲，為了讀取后面

17、的數(shù)據(jù)，必須從頭開始讀，無法實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)。 硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤的發(fā)展歷史簡介 在1956年9月，ibm向世界展示了第一臺商用硬盤ibm 350 ramac（random access method of accounting and control），這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥?mb，卻是使用了50個直徑為24英寸的磁盤組成的龐然大物。而在1968年ibm公司又首次提出了“溫徹斯特”winchester技術(shù)?！皽貜厮固亍奔夹g(shù)的精髓是：“使用密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片，磁頭沿盤片徑向移動，磁頭磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上方，而不與盤片直接接觸”，這便是現(xiàn)代硬盤的原型。在1973年ibm公司制造出

18、第一臺采用“溫徹期特”技術(shù)制造的硬盤，從此硬盤技術(shù)的發(fā)展有了正確的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。1979年，ibm再次發(fā)明了薄膜磁頭，為進(jìn)一步減小硬盤體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。70年代末與80年代初是微型計算機(jī)的萌芽時期，包括希捷、昆騰、邁拓在內(nèi)的許多著名硬盤廠商都誕生于這一段時間。1979年，ibm的兩位員工alan shugart和finis conner決定要開發(fā)像5.25英寸軟驅(qū)那樣大小的硬盤驅(qū)動器，他們離開ibm后組建了希捷公司，次年，希捷發(fā)布了第一款適合于微型計算機(jī)使用的硬盤，容量為5mb，體積與軟驅(qū)相仿。 硬盤基礎(chǔ)知識nibm 10mb硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 硬盤基礎(chǔ)知識nibm 10mb硬

19、盤的外觀圖 硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤的接口總類ideserial atascsifibrechannelieee1394usb硬盤基礎(chǔ)知識nide ide的英文全稱為“integrated drive electronics”，即“電子集成驅(qū)動器”，它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動器。把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?qiáng)，硬盤制造起來變得更容易，因?yàn)橛脖P生產(chǎn)廠商不需要再擔(dān)心自己的硬盤是否與其它廠商生產(chǎn)的控制器兼容。對用戶而言，硬盤安裝起來也更為方便。ide這一接口技術(shù)從誕生至今就一直在不斷發(fā)展，性能也不斷的提高，其擁有的價

20、格低廉、兼容性強(qiáng)的特點(diǎn)，為其造就了其它類型硬盤無法替代的地位。 ide代表著硬盤的一種類型，但在實(shí)際的應(yīng)用中，人們也習(xí)慣用ide來稱呼最早出現(xiàn)ide類型硬盤ata-1，這種類型的接口隨著接口技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)被淘汰了，而其后發(fā)展分支出更多類型的硬盤接口，比如ata、ultra ata、dma、ultra dma等接口都屬于ide硬盤。硬盤基礎(chǔ)知識nserial ata 使用sata（serial ata）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來pc機(jī)硬盤的趨勢。2001年，由intel、apt、dell、ibm、希捷、邁拓這幾大廠商組成的serial ata委員會正式確立了serial ata 1.0規(guī)范，2

21、002年，雖然串行ata的相關(guān)設(shè)備還未正式上市，但serial ata委員會已搶先確立了serial ata 2.0規(guī)范。serial ata采用串行連接方式，串行ata總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強(qiáng)的糾錯能力，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令（不僅僅是數(shù)據(jù)）進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。串行接口還具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點(diǎn)。 nserial ata 與并行ata相比，sata具有比較大的優(yōu)勢。首先，serial ata以連續(xù)串行的方式傳送數(shù)據(jù)，可以在較少的位寬下使用較高的工作頻率來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挕erial ata一次只會傳送1位

22、數(shù)據(jù)，這樣能減少sata接口的針腳數(shù)目，使連接電纜數(shù)目變少，效率也會更高。實(shí)際上，serial ata 僅用四支針腳就能完成所有的工作，分別用于連接電纜、連接地線、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)，同時這樣的架構(gòu)還能降低系統(tǒng)能耗和減小系統(tǒng)復(fù)雜性。其次，serial ata的起點(diǎn)更高、發(fā)展?jié)摿Ω?，serial ata 1.0定義的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)150mb/sec，這比目前最塊的并行ata(即ata/133)所能達(dá)到133mb/sec的最高數(shù)據(jù)傳輸率還高，而在已經(jīng)發(fā)布的serial ata 2.0的數(shù)據(jù)傳輸率將達(dá)到300mb/sec，最終serial ata 3.0將實(shí)現(xiàn)600mb/sec的最高數(shù)據(jù)傳輸率。

23、nserial ata 在此有必要對serial ata的數(shù)據(jù)傳輸率作一下說明。就串行通訊而言，數(shù)據(jù)傳輸率是指串行接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際比特率，serial ata 1.0的傳輸率是1.5gbps，serial ata 2.0的傳輸率是3.0gbps。與其它高速串行接口一樣，serial ata接口也采用了一套用來確保數(shù)據(jù)流特性的編碼機(jī)制，這套編碼機(jī)制將原本每字節(jié)所包含的8位數(shù)據(jù)(即1byte=8bit)編碼成10位數(shù)據(jù)(即1byte=10bit)，這樣一來，serial ata接口的每字節(jié)串行數(shù)據(jù)流就包含了10位數(shù)據(jù)，經(jīng)過編碼后的serial ata傳輸速率就相應(yīng)地變?yōu)閟erial ata實(shí)際傳

24、輸速率的十分之一，所以1.5gbps=150mb/sec，而3.0gbps=300mb/sec。 sata的物理設(shè)計，可說是以fibre channel(光纖通道)作為藍(lán)本，所以采用四芯接線；需求的電壓則大幅度減低至250mv(最高500mv)，較傳統(tǒng)并行ata接口的5v少上20倍！因此，廠商可以給serial ata硬盤附加上高級的硬盤功能，如熱插拔(hot swapping)等。更重要的是，在連接形式上，除了傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)(point-to-point)形式外，sata還支持“星形”連接，這樣就可以給raid這樣的高級應(yīng)用提供設(shè)計上的便利；在實(shí)際的使用中，sata的主機(jī)總線適配器(hba，h

25、ost bus adapter)就好像網(wǎng)絡(luò)上的交換機(jī)一樣，可以實(shí)現(xiàn)以通道的形式和單獨(dú)的每個硬盤通訊，即每個sata硬盤都獨(dú)占一個傳輸通道，所以不存在象并行ata那樣的主/從控制的問題。nserial ata serial ata規(guī)范不僅立足于未來，而且還保留了多種向后兼容方式，在使用上不存在兼容性的問題。在硬件方面，serial ata標(biāo)準(zhǔn)中允許使用轉(zhuǎn)換器提供同并行ata設(shè)備的兼容性，轉(zhuǎn)換器能把來自主板的并行ata信號轉(zhuǎn)換成serial ata硬盤能夠使用的串行信號，目前已經(jīng)有多種此類轉(zhuǎn)接卡/轉(zhuǎn)接頭上市，這在某種程度上保護(hù)了我們的原有投資，減小了升級成本；在軟件方面，serial ata和并行

26、ata保持了軟件兼容性，這意味著廠商絲毫也不必為使用serial ata而重寫任何驅(qū)動程序和操作系統(tǒng)代碼。 另外，serial ata接線較傳統(tǒng)的并行ata(paralle ata)接線要簡單得多，而且容易收放，對機(jī)箱內(nèi)的氣流及散熱有明顯改善。而且，sata硬盤與始終被困在機(jī)箱之內(nèi)的并行ata不同，擴(kuò)充性很強(qiáng)，即可以外置，外置式的機(jī)柜(jbod)不單可提供更好的散熱及插拔功能，而且更可以多重連接來防止單點(diǎn)故障；由于sata和光纖通道的設(shè)計如出一轍，所以傳輸速度可用不同的通道來做保證，這在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存儲上具有重要意義。nserial ata serial ata相較并行ata可謂優(yōu)點(diǎn)多多，將成

27、為并行ata的廉價替代方案。并且從并行ata過渡到serial ata也是大勢所趨，應(yīng)該只是時間問題。相關(guān)廠商也在大力推廣sata接口，例如intel的ich6系列南橋芯片相較于ich5系列南橋芯片，所支持的sata接口從2個增加到了4個，而并行ata接口則從2個減少到了1個；nvidia的nforce4系列芯片組已經(jīng)支持sata ii即serial ata 2.0，而且三星已經(jīng)采用marvell 88i6525 soc芯片開發(fā)新一代的sata ii接口硬盤，并將在2005年初推出。 硬盤基礎(chǔ)知識nscsi scsi的英文全稱為“small computer system interface”

28、（小型計算機(jī)系統(tǒng)接口），是同ide（ata）完全不同的接口，ide接口是普通pc的標(biāo)準(zhǔn)接口，而scsi并不是專門為硬盤設(shè)計的接口，是一種廣泛應(yīng)用于小型機(jī)上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。scsi接口具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、cpu占用率低，以及熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，但較高的價格使得它很難如ide硬盤般普及，因此scsi硬盤主要應(yīng)用于中、高端服務(wù)器和高檔工作站中。 硬盤基礎(chǔ)知識nfibrechannel 光纖通道的英文拼寫是fibre channel，和scis接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設(shè)計開發(fā)的接口技術(shù)，是專門為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的，但隨著存儲系統(tǒng)對速度的需求，才逐漸應(yīng)用到硬盤系統(tǒng)中。光纖通道硬盤是為提高多

29、硬盤存儲系統(tǒng)的速度和靈活性才開發(fā)的，它的出現(xiàn)大大提高了多硬盤系統(tǒng)的通信速度。光纖通道的主要特性有：熱插拔性、高速帶寬、遠(yuǎn)程連接、連接設(shè)備數(shù)量大等。 光纖通道是為在像服務(wù)器這樣的多硬盤系統(tǒng)環(huán)境而設(shè)計，能滿足高端工作站、服務(wù)器、海量存儲子網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)間通過集線器、交換機(jī)和點(diǎn)對點(diǎn)連接進(jìn)行雙向、串行數(shù)據(jù)通訊等系統(tǒng)對高數(shù)據(jù)傳輸率的要求。硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)smart 技術(shù)sps 技術(shù)dps 數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)shockblock和maxsafe 技術(shù)seashield和dst 技術(shù)dft 技術(shù)“熱拔插”技術(shù)磁盤陣列技術(shù)san 技術(shù)遠(yuǎn)程鏡像技術(shù) srdfnas 技術(shù)nas 技術(shù)ibm 的加速度芯片技術(shù)

30、硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)容量平均尋道時間平均潛伏期平均訪問時間最大內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率外部數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)緩存表面溫度傳輸模式硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤的數(shù)據(jù)組織低級格式化分區(qū)硬盤的高級格式化硬盤的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域硬盤基礎(chǔ)知識n低級格式化 所謂低級格式化，就是將空白的磁盤劃分出柱面和磁道，再將磁道劃分為若干個扇區(qū)，每個扇區(qū)又劃分出標(biāo)識部分id、間隔區(qū)gap和數(shù)據(jù)區(qū)data等。硬盤的低級格式化是高級格式化之前的一件工作，目前所有硬盤廠商在產(chǎn)品出廠前，已經(jīng)對硬盤進(jìn)行了低格化的處理，因此我們新購買的硬盤在裝系統(tǒng)時只需要進(jìn)行高級格化的過程，來初始化fat表，進(jìn)行分區(qū)操作。 硬盤基礎(chǔ)知識n低級格式化的功能測試硬盤

31、介質(zhì)為硬盤劃分磁道為硬盤的每個磁道按指定的交叉因子間隔安排扇區(qū)將扇區(qū)id放置到每個磁道上，完成對扇區(qū)的設(shè)置對磁盤表面進(jìn)行測試，對已損壞的磁道和扇區(qū)做“壞”標(biāo)記給硬盤中的每個扇區(qū)寫入某一ascii碼字符硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤分區(qū) 形象的比喻就是硬盤猶如一個大柜子，要在這個柜子中存放各種文件，有很多種方法。但是為了便于管理和使用，一般都會把大柜子分成一個一個的相對獨(dú)立的“間隔”或抽屜“，絕不會就把一個大柜子當(dāng)作一個抽屜來用硬盤基礎(chǔ)知識n常用的分區(qū)軟件fdiskpartition mgaicdm 重點(diǎn)掌握partition mgaic和fdisk硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知

32、識硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識n高級格式化 format 命令的使用參數(shù)如下：q 執(zhí)行快速格式化c 默認(rèn)情況下，將壓縮在該新建卷上創(chuàng)建文件s 格式化完成時拷貝系統(tǒng)文件。硬盤基礎(chǔ)知識n硬盤數(shù)據(jù)存儲區(qū)域lmbr區(qū)ldbr區(qū)lfat區(qū)ldir區(qū)ldata區(qū)mbr（63）dbr（32）fat1fat2dir（32）data這5個區(qū)域在硬盤邏輯分區(qū)上的排列如下：硬盤基礎(chǔ)知識nmbr(master boot record)扇區(qū)： 計算機(jī)在按下power鍵以后，開始執(zhí)行主板bios程序。進(jìn)行完一系列檢測和配置以后。開始按bios中設(shè)定的系統(tǒng)引導(dǎo)順序引導(dǎo)系統(tǒng)。假定現(xiàn)在是硬盤。bios執(zhí)行完自己的程序后如何把執(zhí)行權(quán)

33、交給硬盤呢。交給硬盤后又執(zhí)行存儲在哪里的程序呢。其實(shí)，稱為mbr的一段代碼起著舉足輕重的作用。mbr(master boot record),即主引導(dǎo)記錄，有時也稱主引導(dǎo)扇區(qū)。位于整個硬盤的0柱面0磁頭1扇區(qū)(可以看作是硬盤的第一個扇區(qū))，bios在執(zhí)行自己固有的程序以后就會jump到mbr中的第一條指令。將系統(tǒng)的控制權(quán)交由mbr來執(zhí)行。在總共512byte的主引導(dǎo)記錄中，mbr的引導(dǎo)程序占了其中的前446個字節(jié)(偏移0h偏移1bdh)，隨后的64個字節(jié)(偏移1beh偏移1fdh)為dpt(disk partitiontable，硬盤分區(qū)表)，最后的兩個字節(jié)“55 aa”(偏移1feh偏移1f

34、fh)是分區(qū)有效結(jié)束標(biāo)志。硬盤基礎(chǔ)知識nmbr(master boot record)扇區(qū)： mbr不隨操作系統(tǒng)的不同而不同，意即不同的操作系統(tǒng)可能會存在相同的mbr，即使不同，mbr也不會夾帶操作系統(tǒng)的性質(zhì)。具有公共引導(dǎo)的特性。硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識n我們看 dpt 部分。操作系統(tǒng)為了便于用戶對磁盤的管理。加入了磁盤分區(qū)的概念。即將一塊磁盤邏輯劃分為幾塊。磁盤分區(qū)數(shù)目的多少只受限于 c z 的英文字母的數(shù)目，在上圖 dpt 共 64 個字節(jié)中如何表示多個分區(qū)的屬性呢 ?microsoft 通過鏈接的方法解決了這個問題。在 dpt 共 64 個字節(jié)中，以 16 個字節(jié)為分區(qū)表項(xiàng)單位描述一個分

35、區(qū)的屬性。也就是說，第一個分區(qū)表項(xiàng)描述一個分區(qū)的屬性，一般為基本分區(qū)。第二個分區(qū)表項(xiàng)描述除基本分區(qū)外的其余空間，一般而言，就是我們所說的擴(kuò)展分區(qū)。 硬盤基礎(chǔ)知識硬盤基礎(chǔ)知識n虛擬mbr 通過主引導(dǎo)記錄定義的硬盤分區(qū)表，最多只能描述4個分區(qū)，如果想要多于4個分區(qū)，就要突破主引導(dǎo)記錄中的分區(qū)描述方法，這在某些時候也是突破硬盤容量限制的一種方法。微軟為了解決這個問題，采用了一種稱做虛擬mbr的技術(shù)。所謂虛擬mbr，就是讓主mbr在定義分區(qū)的時候，將多余的容量定義為擴(kuò)展分區(qū)，指定該擴(kuò)展分區(qū)的起止位置，根據(jù)起始位置指向的硬盤的某一個扇區(qū)，作為下一個分區(qū)表項(xiàng)，接著在該扇區(qū)繼續(xù)定義分區(qū)。如果只有一個分區(qū)，就

36、定義該分區(qū)，然后結(jié)束；如果不止一個分區(qū)，就定義一個基本分區(qū)和一個擴(kuò)展分區(qū)，擴(kuò)展分區(qū)再指向下一個分區(qū)描述扇區(qū)，在該扇區(qū)按上述原則繼續(xù)定義分區(qū)，直至分區(qū)定義結(jié)束。這些用以描述分區(qū)的扇區(qū)形成一個“分區(qū)鏈”，通過這個分區(qū)鏈，就可以描述所有的分區(qū)。為什么把它稱為虛擬mbr呢？因?yàn)槎x分區(qū)的這些扇區(qū)，其對分區(qū)的描述方式與mbr一樣（但只能有一個基本分區(qū)和一個擴(kuò)展分區(qū)或只有一個基本分區(qū)），但又沒有引導(dǎo)和錯誤提示信息等部分，所以稱為虛擬mbr（也稱為擴(kuò)展mbr，extended mbr，ebr，本書中兩者是同一個概念，不再進(jìn)行說明）。系統(tǒng)在啟動時按照分區(qū)鏈的鏈接順序查找分區(qū)，直至找出所有分區(qū)。這個鏈顯然是個開

37、鏈結(jié)構(gòu)，如果形成一個環(huán)，系統(tǒng)本身并不會去判斷它，它只是按照這個鏈忠實(shí)地尋找分區(qū)，而不進(jìn)行任何額外的檢測與處理。所謂硬盤“邏輯鎖”，就是讓分區(qū)鏈形成一個環(huán)，這樣系統(tǒng)在啟動時就在分區(qū)表內(nèi)循環(huán)，表現(xiàn)為系統(tǒng)無法引導(dǎo)，就是用軟盤啟動，也不能進(jìn)入硬盤。明白了其結(jié)構(gòu)原理，解決這個問題就很簡單了。目前有多種方法解決這個問題，系統(tǒng)就是用這種方法來使一個物理硬盤通過分區(qū)后看起來像是有多個硬盤。系統(tǒng)能夠找到c以外的其他邏輯盤的惟一辦法就是，沿著虛擬mbr分區(qū)表項(xiàng)所描述的分區(qū)鏈查找分區(qū)。硬盤基礎(chǔ)知識ndbr區(qū) dbr（dos boot record），操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū)。通常位于硬盤0柱1面1扇區(qū)，是操作系統(tǒng)可以直接

38、訪問的第一個扇區(qū)。它包括一個引導(dǎo)程序和一個被稱為bpb（bios parameter block）的本分區(qū)參數(shù)記錄表。引導(dǎo)程序的主要任務(wù)是，當(dāng)mbr將系統(tǒng)控制權(quán)交給它時，判斷本分區(qū)根目錄前兩個文件是不是操作系統(tǒng)的引導(dǎo)文件。以dos為例，即是io.sys和msdos.sys。低版本的dos要求這兩個文件必須是前兩個文件，即位于根目錄的起始處，占用最初的兩個目錄項(xiàng)，高版本的已沒有這個限制。另外，windows與dos是一個家族，所以，windows也沿用這種管理方式，只是文件名不一樣。如果確定存在，就把io.sys讀入內(nèi)存，并把控制權(quán)交給io.sys。bpb參數(shù)塊記錄著本分區(qū)的起始扇區(qū)、結(jié)束扇區(qū)、文件存儲格式、硬盤介質(zhì)描述符、根目錄大小和fat個數(shù)，分配單元的大小等重要參數(shù)。 硬盤基礎(chǔ)知識nfat區(qū) 在dbr之后就是fat（file allocation table，文件分配表）區(qū)。同一個文件的數(shù)據(jù)并不一定完整地存放在磁盤的一個連續(xù)的區(qū)域內(nèi)，往