硬盤壞道缺陷探秘

時間：2024-11-13 02:04:08 盛林硬件維護我要投稿

相關推薦

硬盤壞道缺陷探秘

　　現在電腦越來越多，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，不知道誰發明這兩個概念，反正廠家提供的技術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和按物理地址記錄的壞扇區。

　　2.硬盤出廠時沒有壞道，用戶發現壞道就意味著硬盤進入危險狀態。實際情況是，每個硬盤出廠前都記錄有一定數量的壞道，有些數量甚至達到數千上萬個壞扇區，相比之下，用戶發現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。

　　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的硬盤維修論壇，在那里你可以發現有一些國家的硬盤維修技術達到了很高水準。我敢肯定，他們的一些技術會令眾多硬盤廠家頭痛不已。和世界上眾多專業硬盤修理高手交流，使我受益匪淺。

　　總結起來，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，高朋根據自己的研究和實踐經驗，試圖總結并解釋一些與“硬盤缺陷”相關的概念，與眾位讀者交流。

　　Bad sector (壞扇區)

　　在硬盤中無法被正常訪問或不能被正確讀寫的扇區都稱為Bad sector。一個扇區能存儲512Bytes的數據，如果在某個扇區中有任何一個字節不能被正確讀寫，則這個扇區為Bad sector。除了存儲512Bytes外，每個扇區還有數十個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出錯都會導致該扇區變“Bad”。例如，在低級格式化的過程中每個扇區都分配有一個編號，寫在ID中。如果ID部分出錯就會導致這個扇區無法被訪問到，則這個扇區屬于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)

　　在用戶對硬盤分區并進行高級格式化后，每個區都會建立文件分配表(File Allocation Table, FAT)。FAT中記錄有該區內所有cluster(簇)的使用情況和相互的鏈接關系。如果在高級格式化(或工具軟件的掃描)過程中發現某個cluster使用的扇區包括有壞扇區，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,以避免數據丟失。有時病毒或惡意軟件也可能在FAT中將無壞扇區的正常cluster標記為Bad cluster, 導致正常cluster不能被使用。這里需要強調的是，每個cluster包括若干個扇區，只要其中存在一個壞扇區，則整個cluster中的其余扇區都一起不再被使用.

　　Defect (缺陷)

　　在硬盤內部中所有存在缺陷的部分都被稱為Defect。如果某個磁頭狀態不好，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. 如果某個扇區不能被正常訪問或不能正確記錄數據，則該扇區也稱為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)

　　現在的硬盤密度越來越高，單張盤片上存儲的數據量超過40Gbytes. 硬盤廠家在生產盤片過程極其精密，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、格式化、檢查剛購買的新硬盤時，很難發現有問題。一般的硬盤都在P-list中記錄有一定數量的defect, 少則數百，多則數以萬計。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要用針對性的專業軟件。

　　G-list (增長缺陷表)

　　用戶在使用硬盤過程中，有可能會發現一些新的defect sector。按“三包”規定，只要出現一個defect sector，商家就應該為用戶換或修。現在大容量的硬盤出現一個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，如果發現一個defect sector，則自動分配一個備用扇區替換該扇區，并將該扇區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(據說是50h)調用自動修復機制。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量范圍內。如火球系列限度是500，美鉆二代的限度是636，西數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。現在的大容量硬盤在結構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。

　　讀者們還可能發現國內很多刊物和網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

　　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，會發出一陣子自檢聲音，這些聲音長短和規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。有經驗的人都知道，這些自檢聲音是由于硬盤內部的磁頭尋道及歸位動作而發出的。為什么硬盤剛通電就需要執行這么多動作呢?簡單地說，是硬盤在讀取的記錄在盤片中的初始化參數。

　　一般熟悉硬盤的人都知道，硬盤有一系列基本參數，包括：牌子、型號、容量、柱面數、磁頭數、每磁道扇區數、系列號、緩存大小、轉速、S.M.A.R.T值等。其中一部分參數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，這些參數僅僅是初始化參數的一小部分，盤片中記錄的初始化參數有數十甚至數百個!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。如果某一項重要參數找不到或出錯，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，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，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，以便讀者理解內部初始化參數的原理。

　　通過專用的程序控制硬盤的CPU，根據BIOS程序的需要，依次讀出初始化參數集，按模塊分別存放為69個不同的文件，文件名也與BIOS程序中調用到的參數名稱一致。其中部分參數模塊的簡要說明如下：

　　DM硬盤內部的基本管理程序

　　PL永久缺陷表

　　TS缺陷磁道表

　　HS實際物理磁頭數及排列順序

　　SM最高級加密狀態及密碼

　　SU用戶級加密狀態及密碼

　　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)，轉換為外部邏輯磁頭數(一般為16)和邏輯每磁道扇區數(一般為63)

　　ZP區域分配信息，將每面盤片劃分為十五個區域，各個區域上分配的不同的扇區數量，從而計算出最大的物理容量。

　　這些參數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�？赡苊總€參數占用一個模塊，也可能幾個參數占用同一模塊。模塊大小不一樣，有些模塊才一個字節，有些則達到64K字節。這些參數并不是連續存放的，而是各有各的固定位置。

　　讀出內部初始化參數表后，就可以分析出每個模塊是否處于正常狀態。當然，也可以修正這些參數，重新寫回盤片中指定的位置。這樣，就可以把一些因為參數錯亂而無法正常使用的硬盤“修復”回正常狀態。

　　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。下面總結一些關于低格的看法，與廣大網友交流。

　　大家關心的一個問題：“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. 對扇區清零和重寫校驗值

　　低格過程中將每個扇區的所有字節全部置零，并將每個扇區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，由于扇區數據與該扇區的校驗值不對應，通常就被報告為校驗錯誤(ECC Error)。如果并非由于磁介質損傷，清零后就很有可能將扇區數據與該扇區的校驗值重新對應起來，而達到“修復”該扇區的功效。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。但現在的硬盤結構已經大不一樣，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。難怪經常有人在痛苦地高呼：“危險!切勿低格硬盤!我的硬盤已經毀于低格!”

　　C. 對扇區進行讀寫檢查，并嘗試替換缺陷扇區

　　有些低格工具會對每個扇區進行讀寫檢查，如果發現在讀過程或寫過程出錯，就認為該扇區為缺陷扇區。然后，調用通用的自動替換扇區(Automatic reallocation sector)指令，嘗試對該扇區進行替換，也可以達到“修復”的功效。

　　D. 對所有物理扇區進行重新編號

　　編號的依據是P-list中的記錄及區段分配參數(該參數決定各個磁道劃分的扇區數)，經過編號后，每個扇區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，使用戶無法訪問到那些缺陷扇區(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真正的物理參數來進行的，如果某些低格工具按邏輯參數(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。這個操作也是根據真正的物理參數來進行。

　　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，每個扇區又劃分出標識部分ID、間隔區GAP和數據區DATA等。低級格式化只能在DOS環境下完成，而且只能針對—塊硬盤而不能支持單獨的某一個分區。有些壞磁道和壞扇區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的位置，以便讓操作系統不去使用，以防止擴大壞道進而延長硬盤使用。特別想強調，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自帶的工具和一些專門的硬盤檢查工具就能發現并修復。如：Windows自帶的Scandisk磁盤掃描程序就是發現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系統環境下，在“我的電腦”中選中要處理的硬盤盤符，選擇其“屬性”，在出現的“工具”按鈕中選擇“查錯狀態”，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。如果系統在啟動時不進行磁盤掃描或已不能進入Windows系統，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后，再把壞簇所在的分區隱藏，以免在Windows中誤操作，這個功能是通過HidePartition菜單項來實現的。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，用磁盤總容量×百分比，得出這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定。

　　方法三：用專門的壞盤分區工具如FBDISK

　　FBDISK這是一個DOS下專門發現壞道并隔離后重新分區的軟件，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，注意系統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，只要能發現硬盤，就運行FBDISK好了，這個小程序先會對硬盤按磁道進行掃描，發現壞道就顯示出來，同時還會估計總體掃描完要用多長時間，全部掃描完后，程序會根據掃描結果和壞道情況給你提出一個全新的分區方案來，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扇區出現紅色“B”。大家都知道硬盤扇區是最重要的地方，損壞后一點也不能用，一般人往往將出現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扇區屏蔽掉，而用1扇區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PartitionTable，選中進入后出現硬盤分區表信息。該硬盤有兩個分區，找到C區，該分區是從硬盤的0柱面開始的，那么，將1分區的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格式化該硬盤就可以了。

【硬盤壞道缺陷探秘】相關文章：