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| 硬盘故障诊断与数据修复(1) |
| 来源：网络 时间：2006-3-11 |
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无论是对于家庭用户，还是对于那些使用计算机作为工作工具的用户来说，硬盘在一部计算机中无疑是最重要的部件。用户可以在一块小小的硬盘上存储大量的数据，这足以为用户的日常生活带来极大的方便。此外，随着技术的不断改进，硬盘的存储容量突飞猛进的增长，并且在今后将继续增长，而每兆字节容量的成本也在不断的下降，这使得硬盘在提高容量的同时成本却反而下降了。毫无疑问，其中最大的受益者就是终端用户！
然而不幸的是，从发明硬盘至今，硬盘内部的根本技术变动很小，这意味着硬盘固有的脆弱性依然没有得到根本的改善。最明显的事实就是，硬盘仍然属于一种机械设备，内部仍然由转轴、磁头等机械部件组成。也正是因为这一点，硬盘出故障是迟早的事情，谁也无法逃脱这个命运！
当然，很多计算机部件完全都是由电子元件组成的，没有移动部件，但是尽管如此，它们的使用寿命也是不确定的。它们也可能出现故障，但是它们不会受到机械磨损。导致它们出故障通常都是外部的原因，例如电流、电压脉冲等等。与此不同的是，即使硬盘工作在一个给定的受控的环境下，它多多少少都会受到机械磨损，它的使用寿命具有可预期性的特点。也正因为如此，如果在硬盘中存储的数据非常重要，那么就有必要经常对硬盘中的数据进行备份。硬盘要出故障的时候它是不会事先通知你的！
在计算机各组成部件中，硬盘的生产商所提供的质量保证服务以及维修服务是最好的，但是尽管如此，没有任何一家制造商敢对硬盘中的数据安全提供任何担保。
值得庆幸的是，很多技术人员开始针对硬盘的各种故障编写了各种软件工具，我们可以在硬盘完全死掉之前，使用这些工具拯救硬盘中的数据！本文我们首先将对导致硬盘出故障的几种典型的原因、如何判断硬盘出故障的信号等进行讨论。接着介绍对硬盘进行分析诊断、检测硬盘存在潜在缺陷等各种软件工具的特点和使用方法。
2.硬盘为什么会死掉？
是什么原因导致你的硬盘中的数据崩溃或者无法使用呢？和硬盘一起工作的其它部件出错(特别是内存)了？软件往硬盘中写数据的算法不完善？系统中毒？非法关机？......但是，在所有可能的原因中，最具破坏性的、最可怕的还是硬盘本身的机械部件损坏了。
3.硬盘发生故障的内部机理
一个硬盘内部一般有一个以上用于存储数据的磁碟，这些磁碟的磁道可以用来存储电磁信息。硬盘中对磁碟数据进行读写的机构称为读/写磁头，它正常工作的情况下在磁碟表面上空不停的转动。在读/写磁头和磁碟中间有一层空气垫，这是由磁碟高速转动产生的。由于采用的是电磁原理，因此读/写磁头不需要和磁碟表面接触就可以对其进行读写操作。磁头装在电枢转臂上，转臂通过电磁“音圈”（voice coil)的方法驱动。
硬盘里面保持转臂的移动速度和精确度都达到了不可置信的地步，它使用了高速的线性马达。当硬盘在工作的时候，磁碟的转速可达5,400 rpm或者72,00 rpm(这是通常的情况下，当然最快也有10,000 rpm,有些scsi硬盘甚至达到了15,000 rpm)。这些磁碟制造的时候有惊人的精确度，并且表面如镜子般光滑。如此高速高精确度，读/写磁头对磁碟进行读写操作都是在瞬间完成的。
由于硬盘始终是机械设备，机械设备的使用就意味着会受到磨损，因此出故障是迟早的事情！这个道理非常简单！然而，最有可能使得硬盘提前结束生命的是——物理损伤。如果硬盘处于活动状态(这里的活动状态是指读写磁头正在磁碟表面进行读写操作)时受到大的震动或者撞击，磁头就有可能和磁碟表面接触，这时候什么问题都可能发生......
磁头和磁碟接触可能会损坏读写磁头，也可能刮花磁碟表面，可能使读/写磁头产生偏移等等。有问题就有对策！硬盘制造商在技术上作了很多改进，对磁头读写过程采取了很多保护措施，将这种物理损坏发生的概率降到最低的程度。硬盘在转速下降的情况下，自动停止磁头移动，或者将磁头停放到安全的静止磁碟表面上。
不处于工作状态的硬盘一般情况下是不会受到物理损伤的。因此，如果你的硬盘处于工作状态，请不要随便移动主机。显然，笔记本电脑硬盘的受震性能要比标准的3英寸台式电脑硬盘要高，但是笔记本电脑硬盘也有受到物理损伤的可能。
磁碟连接到电机上，通过电机的转动带动磁碟转动。然而，随着使用的年限的增加，电机也会出故障。硬盘上的电机故障或者轴承出问题，都会降低磁碟转速、使磁碟与读写磁头之间不同步而导致读/写数据出错。
硬盘还采用了高度过滤的通风孔，以便维持硬盘内部和外部的空气压力平衡，并提供磁头与磁碟之间的空气层。如果过滤通风孔出故障，就有可能使外界的灰尘颗粒通过通风孔进入硬盘内部，这些灰尘将会对磁碟表面的数据造成极大的破坏。
硬盘的所有这些机械故障或者物理损坏，都会使得运行操作系统、应用软件出错，而导致出错的主要原因通常都是硬盘中的坏区。
4.什么是硬盘坏区
前面提到硬盘坏区会导致软件运行出错，那什么是硬盘坏区呢？硬盘坏区是指硬盘磁碟上无法写入数据的扇区。造成硬盘产生坏区的原因有很多，但是对于操作系统最主要的症状就是，无法对硬盘的坏区区域进行操作。如果硬盘还没有完全崩溃，并且已经格式化了，那么坏区不会对硬盘的使用造成很大的影响。新近的操作系统都能够对硬盘的坏区进行重新映射，并在格式化过程中将坏区隐藏起来。
新近生产的硬盘中都预留了一部分的“备用”扇区，这些“备用”扇区是专门为今后出现坏区预留的，一旦硬盘出现坏区，就可以用这些“备用”扇区代替坏区。有了这些“备用”扇区，即使磁碟生产时出现微小的缺陷，这些“备用”扇区就可以起自动补偿作用——格式化硬盘时，系统软件可以检测到硬盘的坏区，并且可以用“备用”扇区代替坏区，将坏区隐藏起来。
如果坏区是在硬盘使用过程中产生的，那么问题就产生了。这些坏区上的数据随时都有被破坏的可能！操作系统对使用过程中产生的坏区无能为力，它无法使用“备用”扇区代替坏区，并且会继续使用坏区和坏区周围的空间，这有可能使坏区的范围进一步扩大，如果坏区中存储着系统关键数据，还可能导致整个系统崩溃。
硬盘坏区根据其出现的原因可以分为逻辑坏区(或称为软坏区)和物理坏区(或称为硬坏区)，逻辑坏区通常是由软件出错造成的，而物理坏区通常是读/写磁头与磁碟表面的摩擦造成的。逻辑坏区通常可以通过将整个硬盘格式化(将每个扇区都写入0)进行修复。
而由机械故障导致的物理坏区如果处理不及时，它会导致坏区的进一步蔓延。硬盘正常工作所允许的坏区数量是非常有限的。如果坏区是由机械故障或者磁头摩擦产生的，它会随着硬盘的使用而产生更多的物理坏区。在重新格式化的时候，硬盘会尽可能地使用“备用” 扇区代替物理坏区。当然，在格式化之后，如果坏区继续扩散，硬盘一样无法稳定地工作。这时候，唯一能够做的就是在硬盘彻底完蛋之前，硬盘中的数据能够拯救多少算多少了！
当然，我们还可以通过一些其它方法对坏区进行检测和修复。
5.硬盘坏区检查和修复方法
对硬盘的一致性以及硬盘中的数据的完整性进行检查和修复的方法主要有以下三种，我们这里先作简要的介绍，在后面我们将结合实际应用例子作进一步的探讨。
1)错误检查
错误检查是对硬盘中的文件以及文件夹进行扫描的过程，其主要目的是找出其中被破坏的文件以及相关的冲突。例如，删除文件之后文件系统中仍然保留着文件的入口、或者删除一些共享文件而其它地方还保留着链接的节点。进行错误检查可以清除这些错误。但是如果在进行错误检查的时候，经常遇到这种问题，那么这可能意味着你的硬盘的生命就快结束，坏区可能正在不断的扩散。错误检查所花的时间一般很少。
2)磁盘扫描
磁盘扫描操作主要是对磁盘的每个扇区进行详细的检查，以识别和标记出磁盘中的坏区。磁盘扫描找到的坏区可以作相关的标志，并使用“备用”扇区代替。磁盘扫描通常要花很长的时间，但它是对硬盘最近格式化至今所产生的坏区进行检查的唯一一种不具破坏性的方法。
3)smart 诊断测试
smart(self-monitor analysis and reporting technolog):自监测，分析和报告技术。smart是ibm公司最早提出的预测错误分析技术，它不仅具有错误监测功能，而且还提供了有效的数据保护措施。可以监控磁头、磁盘、电机、电路等，由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监对象的运行情况与历史记录和预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，会自动向用户发出警告。而更先进的技术还可以自动降低硬盘的运行速度，把重要数据文件转存到其它安全扇区， 通过smart技术可以对硬盘潜在故障进行有效预测，提高数据的安全性。这种保护措施兼有成本低和效率高双重优点。
6.硬盘可能出错的警告信号
或许你学会了修复由硬盘坏区导致的软件错误，或许你知道怎么使用系统软件修复坏区，但是当你的硬盘是由机械故障导致出现坏区时，如果你不清楚哪些信号是由硬盘出错产生的，那么可能你要等到整个系统崩溃了才知道硬盘出故障，但是你的数据可能已经全部over了！
因此，及时了解硬盘出错发出的警告信号对于掌握硬盘的工作状态，拯救数据非常重要！下面是我们总结的一些可能由硬盘故障发出的信号：
1)系统频繁但是无规律地崩溃，特别是在启动操作系统的过程中；
2)在执行一些诸如移动文件等的操作过程中，经常弹出一些错误信息；
3)文件夹或者文件明被修改成乱码；
4)文件或文件夹丢失；
5)对文件和文件夹进行操作速度非常缓慢；
6)打开或者打印文件时，文件内容出现乱码；
7)硬盘工作过程中经常出现怪异的声音
如果你的系统发出上述的信号中的任何一种，你最好尽快使用相关的工具对你的硬盘进行检查。这些工具我们后面会详细地介绍。
怪异声音是说明你的硬盘出错的最明显、最好的信号。如果你的硬盘以前正常工作没有发出怪异的声音，而现在你听到怪异的声音....马上退出系统，进行检查！如果硬盘的声音越来越大，并且是偶尔地发出不规则的“哒…哒…哒……”的声音的话，那么尽快的检查，并且备份硬盘中的重要数据，并作好更换硬盘的准备吧！
如果你的硬盘发出的是规则的“哒…哒…哒…”的声音，那么可能是硬盘内部出现了机械故障。这时最好马上关闭计算机，因为这种机械故障可能对硬盘中的数据产生连锁效应的破坏。越早关机，你可能拯救的数据就越多！
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