效率源2011版數(shù)據(jù)恢復工具DataCompass數(shù)據(jù)指南針技術白皮書

1、效率源2011版數(shù)據(jù)恢復工具DataCompass數(shù)據(jù)指南針技術白皮書背景數(shù)據(jù)指南針是效率源科技于2008年推出的針對邏輯層的數(shù)據(jù)恢復工具。該工具從推出以后，經(jīng)過了很多次升級，增加了許多實用強大的功能，如影子技術、日立硬盤固件區(qū)虛擬技術、硬盤分頭鏡像技術等。這些技術的應用解決了很多數(shù)據(jù)恢復難題，為客戶創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。然而，硬盤的技術在不斷地發(fā)展進步，新的難題也不斷出現(xiàn)。因應市場的需求，硬盤廠商推出了TB級大容量硬盤，并在這些硬盤中引入了一些新的設計。因為技術的不成熟，這些設計存在一些缺陷，使得很多硬盤特別是大容量硬盤產(chǎn)生了盤體故障和固件問題。2008年11月初網(wǎng)絡上陸續(xù)出現(xiàn)了關于希捷存在

2、“卡死”問題的報道，當時涉及的產(chǎn)品是世界第一塊1.5TB臺式機硬盤-酷魚11代（Barracuda 7200.11）。根據(jù)用戶的反映，該款硬盤在使用過程中會無故失去響應，導致系統(tǒng)卡死數(shù)秒（時間不等），隨后又自動恢復。以后又有陸續(xù)報道反映希捷硬盤使用一段時間以后無法被BIOS識別以及LBA識別成0等故障（效率源科技在希捷專修中給出了專門的解決方案）。據(jù)希捷官方稱，這是因為該系列硬盤存在固件缺陷，并向用戶發(fā)布了新的固件升級解決此類問題。這就是著名的希捷“固件門”。盡管希捷升級了硬盤固件，并推出了酷魚12代（Barracuda 7200.12）系列，然而這兩個系列的硬盤依然存在新的故障，假卡死就是其

3、中一種。假卡死是指硬盤遇到壞道以后無法響應，并且硬盤無法刷新狀態(tài)，仍然報告就緒。正是受“固件門”的部分影響，2010年第一季度西部數(shù)據(jù)硬盤出貨量首次超過希捷，占據(jù)第一的位置。然而，這并不能說明西部數(shù)據(jù)的硬盤完美無瑕，其近些年推出的ROYL系列大容量硬盤同樣存在設計缺陷。和其它品牌硬盤一樣，西數(shù)硬盤的固件設計了兩份。對于兩個磁頭以上的硬盤，兩份固件依次存放在邏輯0頭（主頭）和邏輯1頭（副頭）。盡管固件只存放在兩個磁頭上，西數(shù)硬盤在通電以后會檢測每一個磁頭的狀況。如果有一個磁頭損壞，硬盤就無法初始化，發(fā)出敲盤聲并停轉(zhuǎn)電機。如果想從這些故障硬盤中恢復數(shù)據(jù)，用戶就必須更換整個磁頭組件。由于這些硬盤一般

4、都是500GB以上的大容量硬盤，更換磁頭的成本很高；并且有時即使更換了完好的磁頭組件，硬盤仍然無法正常工作！為了解決上述兩大難題以及客戶遇到一些其它問題，效率源科技重磅推出2011版數(shù)據(jù)指南針，升級了七大功能：西數(shù)硬盤固件加載技術、希捷硬盤電源復位設置、東芝和富士通硬盤分頭技術、狀態(tài)寄存器和錯誤寄存器、硬盤信息獲取、鏡像過程中的扇區(qū)實時查看、數(shù)據(jù)指南針的東芝和富士通硬盤接口。本文檔將會介紹所有的七大功能，包括一些細節(jié)。狀態(tài)寄存器和錯誤寄存器這次升級采納了客戶的建議，在程序中引入了狀態(tài)寄存器和錯誤寄存器，讓用戶實時了解硬盤的狀態(tài)以及錯誤類型。其實，很早就有客戶建議引入這個兩個寄存器，開發(fā)者出于功

5、能和速度平衡的考慮，沒有在程序中引入，而是在控制終端面板上設計了部分重要的狀態(tài)寄存器，如硬盤忙碌（BSY），硬盤就緒（DRD）等。這次升級，開發(fā)者為了讓用戶能夠更方便地查看硬盤狀態(tài)，更重要地是為了配合“電源復位設置”功能，在程序中引入了狀態(tài)寄存器和錯誤寄存器，如圖1所示。圖1下面介紹狀態(tài)寄存器和錯誤寄存器每個bit位含義。76543210BSYDRDDWFDSCDRQCRRIDXERR表176543210BBKUNC0IDNF0ABRTTONFAMNF希捷硬盤電源復位設置這個功能的升級源于客戶發(fā)過來的一個希捷酷魚11代（Barracuda 7200.11）320GB硬盤?？蛻舴从吃撚脖P在數(shù)據(jù)拷

6、貝過程中經(jīng)?？ㄋ?，程序無法自動完成軟復位和硬復位，需要手動電源復位。開發(fā)者在研究了這個硬盤以后發(fā)現(xiàn)，這種硬盤在遇到壞道時卡死，但同時“BSY”位不置“1”，仍然保留卡死之前的就緒狀態(tài)，因此程序無法判斷硬盤的真實狀態(tài)，不會觸發(fā)軟復位，硬復位和電源復位。這是硬盤設計上的缺陷，因為根據(jù)ATA協(xié)議規(guī)定，當設備卡死無法響應外部命令時，狀態(tài)寄存器“BSY”位必須置“1”。針對這種情況，開發(fā)者增加了電源復位設置功能，由用戶指定觸發(fā)電源復位的條件（狀態(tài)寄存器的bit位）。使用這個功能時，用戶首先必須判斷硬盤卡死時的狀態(tài)，即狀態(tài)寄存器的各個bit位是否生效。本文用上述的硬盤為例說明（具體步驟請參照程序安裝包對應

7、視頻）。在沒有設置電源復位條件時，我們可以打開兩個分區(qū)，如圖2所示。圖2但是，我們也注意到硬盤的狀態(tài)報告為“Error”，同時終端面板上“DRD”、“DWF”、“DSC”、“ERR”燈亮，如圖3所示。接著，查看扇區(qū)發(fā)現(xiàn)扇區(qū)都是“4040”（圖8），即無法訪問，硬盤此時已經(jīng)卡死，無法響應外部命令。圖3圖4因此當前硬盤卡死時的標志就是上述的幾個bit位有效，必須觸發(fā)電源復位。在程序中設置好相應的狀態(tài)bit位以后（圖5），硬盤的第三個分區(qū)也能夠打開，如圖6所示.圖5（圖中“DWF”后應為“DRD”）圖6這個功能能夠有效解決部分希捷7200.11和7200.12硬盤卡死后仍然報告狀態(tài)為就緒的故障。目前

8、我們只發(fā)現(xiàn)希捷硬盤存在此故障，如果用戶認為其它品牌硬盤有相似的癥狀，也可以嘗試此功能。硬盤信息獲取硬盤信息獲取功能用于獲取硬盤的型號，固件版本號，序列號，LBA和緩存大小，如圖12所示。這個功能被整合到“固件加載”菜單，其目的就是為了配合“西數(shù)硬盤固件加載”功能，使得用戶能夠有效判斷硬盤的參數(shù)能否正確獲取。西數(shù)硬盤固件加載技術此項技術的引入在于解決西數(shù)ROYL系列硬盤在一個固件存放頭損壞的情況下無法加載固件的故障。這種故障的表現(xiàn)是：硬盤通電以后，電機起轉(zhuǎn)，磁頭嘗試尋道并發(fā)出輕微的“咯咯”摩擦聲，嘗試兩三次以后，電機停轉(zhuǎn)。硬盤這時工作在電路板模式，仍然報告狀態(tài)就緒。我們將硬盤連接到數(shù)據(jù)指南針，獲

9、取硬盤信息如圖7所示。由圖可知，只有硬盤型號被識別，固件版本，序列號，容量和緩存容量為空。這說明硬盤固件沒有加載，硬盤型號是從電路板上識別到的。然后，我們點擊“主頭加載”（本例中是副頭故障），讓硬盤從主頭加載固件并復位，再次獲取硬盤信息如圖8所示。這時，硬盤已經(jīng)從主頭固件啟動并完成初始化，所以硬盤的全部信息都正確地獲取到了。圖7圖8硬盤固件加載以后，我們進入Data Compass Explorer順利打開了分區(qū)（圖9）。圖9這個硬盤有6個磁頭，損壞了一個磁頭，數(shù)據(jù)的完整率為83%（理論數(shù)值）。我們可以先查看目錄，直接提取用戶的重要數(shù)據(jù)。當然，出于數(shù)據(jù)安全的考慮，可以采用分頭鏡像技術，先把完好

10、磁頭的數(shù)據(jù)鏡像出來，以避免完好的磁頭在和損壞的磁頭一起動作時損壞。如圖10所示，我們創(chuàng)建磁頭位圖以后，將邏輯1頭（H1）去掉，分頭鏡像剩下的5個頭的數(shù)據(jù)，這樣可以恢復大概80%（理論數(shù)值為83%，需將壞道考慮進去）的數(shù)據(jù)。這80%的數(shù)據(jù)很大可能就是客戶需要的數(shù)據(jù)。這種情況下我們不需要更換磁頭就能恢復客戶的數(shù)據(jù)，節(jié)省了大容量硬盤開盤帶來的一大筆成本。這是很有意義，很實用的一個技術，因為有些客戶的數(shù)據(jù)并不是那么重要，他們沒有意愿更換磁頭，我們就可以通過指定磁頭加載固件，然后分頭鏡像來恢復數(shù)據(jù)。同時，我們在實際工作中還發(fā)現(xiàn)，有些硬盤的磁頭并不是全部損壞，只是性能降低了，在分頭鏡像過后，磁頭竟然又變好

11、了。這可能是因為，磁頭組件是一個整體，在分頭鏡像過程中，損壞的磁頭和完好的磁頭一起動作，慢慢地性能就變好了。圖10這里需要強調(diào)，并不是所有的磁頭損壞的情況都可以使用固件加載技術。這是因為西數(shù)固件只有兩份，分別存放在邏輯0頭（主頭）和邏輯1頭（副頭），如果主頭和副頭全部損壞，加載其它磁頭也沒有效果，因為其它磁頭上沒有固件，無法讓硬盤工作。因此，用戶需要正確判斷硬盤是否能夠使用固件加載技術。用戶必須牢記，適用固件加載技術的硬盤故障表現(xiàn)是：硬盤通電以后，電機起轉(zhuǎn)，磁頭嘗試尋道并發(fā)出輕微的“咯咯”摩擦聲，嘗試兩三次以后，電機停轉(zhuǎn)。附注：此次升級將日立硬盤固件加載和西數(shù)硬盤固件加載整合到同一個菜單，這里

12、順帶說明日立硬盤固件加載功能。日立硬盤加載技術在這次升級中作了優(yōu)化，開發(fā)者將所有硬盤系列資源整合到了一起（包括最新的7232,5450等系列），原來的資源選擇框變成了“自動加載”按鈕。用戶不再須要選擇硬盤系列，直接點擊“自動加載”，程序會自動判斷硬盤系列并加載相應資源。數(shù)據(jù)指南針的東芝和富士通專修接口這個功能使得數(shù)據(jù)指南針可以直接訪問連接到東芝和富士通專修終端的硬盤。此功能的設計旨在讓用戶在使用專修檢測修復完固件以后，能夠直接訪問數(shù)據(jù)，而不必將硬盤從專修終端取下連接到數(shù)據(jù)指南針。東芝和富士通硬盤分頭鏡像這個功能用于東芝和富士通硬盤的分頭鏡像，適用于單個磁頭損壞的多磁頭硬盤。此功能的加入進一步完善了數(shù)據(jù)指南針的分頭鏡像技術。其中，富士通的分頭鏡像更是獨家支持，如圖11所示。圖11分頭鏡像功能是通過專用的廠家指令來實現(xiàn)。當用戶選擇對應的硬盤型號時，程序向硬盤發(fā)送相應的指令；硬盤返回每個磁頭對應的LBA給程序。程序通過硬盤返回的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建磁頭位圖。這樣，在鏡像過程中，硬盤就會根據(jù)用戶的選擇，跳過屏蔽的壞磁頭的數(shù)據(jù)。這樣做的好處是能夠安全地讀出完好磁頭上的數(shù)據(jù)的同時又不會損傷盤片。具體說明可以參見上文西數(shù)硬盤固件加載技術部分對于分頭鏡像的描述。