Восстановление данных с жёсткого диска при неисправности блока магнитных головок
Суть проблемы
Данная неисправность представляет собой повреждение магнитных головок жёсткого диска вследствие чего, накопитель перестаёт читать как служебную микропрограмму управления, так и пользовательские данные с поверхностей магнитных пластин. Повреждение может носить как механический, так и электрический характер. В случае сильных механических воздействий на накопитель, крепления магнитных головок могут погнуться после чего головки могут поцарапать пластины диска, что существенно осложнит восстановление данных.
Причины возникновения неисправности:
- различные механические воздействия на накопитель, удары, падения, вибрация;
- ререгрев накопителя вследствие работы без охлаждения;
- брак при изготовлении накопителя на заводе производителя;
- физический износ головок, вызванный длительной работой 24/7;
- некорректное отключение жёсткого диска от работающего компьютера.
Симптомы неисправности:
- если неисправны все головки, то диск не определяется в BIOS, операционная система не грузится;
- диск издаёт достаточно громкий периодически повторяющийся стук;
- если неисправна одна головка из нескольких, то диск может определяться в BIOS, но операционная система не грузится;
- двигатель жёсткого диска раскручивается, но после нескольких стуков головками может остановиться;
- диск не определяется ни в одной диагностической программе, а если определяется, то не показывает свой объём;
- при неисправности только одной головки из нескольких диск может не стучать, так часто бывает на внешних USB дисках.
Влияние проблемы на файлы пользователя Сама по себе данная неисправность не влияет на файлы пользователя, т.к. в идеальном варианте после замены блока магнитных головок, весь объём диска становится доступным для чтения. Проблема обычно заключается в том, что просто так головки из строя обычно не выходят. В большинстве случаев это происходит из-за контакта головок с магнитными пластинами, хранящими информацию. При этом обычно повреждаются не только магнитные головки, но и сами пластины. Поэтому, когда производится замена блока головок, на пластинах остаются те повреждения, которые они получили при выходе из строя родных головок диска. Это могут быть микроцарапины и повреждённые, нечитающиеся сектора. Соответственно, в этих повреждённых участках могут потенциально находиться пользовательские данные, часть которых может оказаться повреждёнными.
Фотографии дисков с повреждёнными головками
Методика восстановления информации при неисправности магнитных головок
Для восстановления данных с жёсткого диска, у которого неисправны головки, необходимо найти точно такой же диск аналогичной модели и объёма, снять с него рабочий блок магнитных головок и поставить в повреждённый HDD. После чего производится посекторное копирование всего диска на новый накопитель с помощью программно-аппаратного комплекса PC3000 Data Extractor. Т.к. головки у повреждённого диска установлены не родные, а с другого накопителя, то все работы с этим диском производятся исключительно в режиме «read only» (только чтение). Это позволяет минимизировать возможность дальнейшего ухудшения состояния повреждённого накопителя и увеличить вероятность полного восстановления хранящихся на нём файлов. Все работы по замене блока головок проводятся в специальной «чистой комнате» с ламинарным боксом стандарта ИСО 14644-1-2002. Это необходимо для защиты внутренних элементов гермоблока жёсткого диска от внешней среды. В таких условиях отсутствует возможность попадания внутрь жёсткого диска различных микрочастиц и пыли, содержащихся в воздушной среде любого помещения.
Все диски по типу парковки головок делятся на два типа:
1) парковка головок на внешнюю рампу;
В подавляющем большинстве случаев, парковка головок на внешней рампе применяется в дисках 2.5″, а парковка непосредственно на пастины HDD в 3.5″ дисках. Связано это с тем, что диски размером 2.5″ в основном используются либо в ноутбуках, либо в переносных USB накопителях, т.е. как следствие, подразумевается, что диск будет часто транспортироваться и должен быть устойчив к механическим воздействиям, тряскам, ударам, вибрациям. Парковка на внешней рампе позволяем свести к минимуму возможность физического контакта головок с магнитными пластинами диска во время его работы. В выключенном состоянии или во время отсутствия обращения к такому диску, накопитель всегда держит головки запаркованными на рампе, даже во включённом состоянии. При механическом воздействии на накопитель с внешней парковкой, значительно меньше шансов, что головки ударятся о поверхность магнитных пластин и выйдут из строя.
Специализированные инструменты, используемые для замены блока магнитных головок
В зависимости от типа парковки жёсткого диска съёмники головок делятся на два вида:
1) Для головок, паркующихся на поверхность, магнитных пластин используются съёмники Head replacement tools от компании HDD Surgery. Основная задача съёмника головок — завестись между магнитных пластин, развести головки и вывести их за пределы магнитных пластин так, что бы они не касались пластин и при этом не погнулись, т.е. усилие должно прилагаться в пределах упругой деформации креплений головок. Инструменты для замены головок HDD изготавливаются с прецизионной точностью. В связи с этим и цена за один съёмник для каждой модели дисков составляет 500Euro.
Почему диск с заменёнными головками нельзя будет в дальнейшем использовать
После сборки на заводе, жёсткие диски проходят процедуру самотестирования и настройки параметров (SelfScan) для оптимизации скорости чтения/записи и более точного позиционирования головок на треках. В современных HDD для достижения максимальных объёмов применяется очень высокая плотность записи, поэтому у каждого диска получаются уникальные параметры после прохождения процедуры SelfScan. После разбора накопителя и установки в него блока магнитных головок от аналогичного диска, заводские параметры самотестирования уже не соответствуют новому блоку головок. Так же появляются различные микросмещения деталей HDD относительно их положения при заводской сборке. Т.к. в большинстве случаев головки выходят из строя после контакта с магнитными пластинами, то сами пластины тоже получают различные повреждения в виде нечитающихся секторов или даже царапин. Во многих случаях после замены блока магнитных головок диск вообще не работает в режиме UDMA, а читает только в очень медленном технологическом режиме на программно-аппаратном комплексе PC3000. Всё это в подавляющем большинстве случаев приводит к невозможности в дальнейшем использовать повреждённый накопитель с заменённым в нём блоком магнитных головок.
Что нельзя делать при неисправности блока магнитных голов:
- нельзя включать стучащий диск, т.к. если крепление головок погнулось, то головки могут поцарапать поверхность пластин;
- бессмысленно пытаться самостоятельно заменить БМГ, т.к. для этого нужны инструменты, запчасти и опыт в таких работах;
- нельзя вскрывать гермоблок жёсткого диска, т.к. туда попадёт пыль, которая ухудшит состояние магнитных пластин;
- крайне не рекомендуется отдавать повреждённый диск системным администраторам и знакомым компьютерщикам, которые не имеют узкой специализации по ремонту жёстких дисков, т.к. в нашей практике очень много случаев существенного усложнения восстановления информации из-за неквалифицированного вмешательства.
Звуки издаваемые дисками с неисправными головками
Источник
Естественный износ головок жесткого диска. Обнаружение и оценка
Введение
Выход из строя головок жесткого диска – довольно частая проблема, с которой встречаются специалисты по восстановлению данных. Причин выхода головок из строя несколько, наиболее часто встречаются:
- Повреждения головок при аварийном завершении работы диска (залипание на поверхности, неправильный заход на парковку и т.п.).
- Повреждения головок при физическом воздействии на диск (падение диска, удар по диску, сильные вибрации во время работы и т.п.).
- Повреждения головок при электрическом шоке (сгорел блок питания, скачок напряжения в сети электропитания, переполюсовка при подключении питания (не спрашивайте меня как, разъем каким-то образом умудряются другой стороной забить) на накопитель и т.д.).
- Заводской брак.
- Естественный износ.
В этой статье я хотел бы поговорить о последней причине. Эта причина выхода из строя блока магнитных головок жестких дисков (естественный износ) лично мне кажется наиболее интересной, так как ее довольно сложно диагностировать. Обычно для первых четырех причин все более-менее понятно практически при первом же взгляде на головки, часто – даже без микроскопа. Естественный же износ невооруженным взглядом практически не виден.
Для чего это нужно? Не проще ли, обнаружив, что головки неисправны, просто заменить их и вычитать данные? Увы, нет. От того, что именно явилось причиной выхода из строя блока магнитных головок, зависит то, как мы будем подходить к процедурам восстановления доступа к данным. Поясню на примере.
Если головки вышли из строя в результате удара, то прежде, чем устанавливать в диск исправный узел, потребуется детальное исследование магнитных пластин: не пострадали ли они в результате удара? Нет ли где царапин, сколов? Не может ли установка нового блока магнитных головок без предварительной подготовки привести к новым повреждениям? Как следствие – значительно возросший список подготовительных процедур, вплоть до нанесения на повреждения поверхностей специальных химикатов.
Другой пример. Если головки вышли из строя при неправильной аварийной парковке – то потребуется другое исследование. Потребуется оценить, каким образом повреждены головки, не погнулся ли их слайдер, не привело ли это к потере фрагментов блока внутри гермозоны, и т.п. Соответственно, и порядок работ при восстановлении информации, опять же, будет другим, вплоть до доработки парковочного элемента внутри гермозоны и значительных модификаций микропрограммы накопителя.
Ну а если головки вышли из строя в результате естественного износа, то в подавляющем большинстве случаев будет достаточно просто заменить головки и приступить к вычитыванию информации (конечно, при условии, что использованы исправные совместимые запчасти). Именно поэтому задача определения степени износа блока магнитных головок и видится мне достаточно важной.
Немного теории
Головка жесткого диска – узел, который во время работы накопителя парит над поверхностью диска, используя аэродинамические свойства своего слайдера. Для обеспечения максимальной эффективности аэродинамики поверхность MR-элемента головки выполняется идеально ровной и имеет определенный рисунок из углублений и выпуклостей.
Скорость вращения шпиндельного двигателя современного жесткого диска может варьировать от 5400 до 15000 оборотов в минуту в зависимости от назначения накопителя. Многие ноутбучные накопители делаются для увеличения энергетической эффективности низкооборотистыми; диски для серверов и высокопроизводительных платформ делаются высокооборотистыми. При такой скорости вращения внутри диска образуется мощный воздушный поток, который и используется для аэродинамики головок.
Однако у этого воздушного потока есть и другой эффект – постепенное выбивание из керамических и пластиковых частей блока магнитных головок, находящихся в непосредственном с ним соприкосновении, мелких частиц. Банальное выветривание, если говорить терминами школьного природоведения. Для того, чтобы эти частицы не повреждали поверхность (хотя, конечно, полностью этого избежать нельзя) в диске устанавливается фильтр-уловитель мелкодисперсной пыли, который находится в таком месте, где он может охватить максимальный объем проходящего воздушного потока. Борьба же с микроповреждениями поверхности, которые все-таки произошли, происходит посредством дефект-менеджмента микропрограммы жесткого диска: дефектные сектора заносятся в растущий лист дефектов и переназначаются на исправные сектора из резерва диска.
Естественный износ: как проявляется
Как правило, естественный износ блока магнитных головок начинает проявляться задолго до того, как жесткий диск окончательно выйдет из строя. Не замечают его только те, кто не следит за состоянием своего компьютерного железа в принципе. В жестком диске имеется подсистема SMART, которая накапливает статистику ошибок (переназначенные сектора, неудачные попытки старта, количество попыток переназначить сектор и т.п.), исходя из которой делается примерный прогноз выхода диска из строя. При запуске компьютера подсистема SMART опрашивается, и если все хорошо, то компьютер загружается; если же какой-то из атрибутов SMART «просел» настолько, что вышел за границы нормальности, вы увидите сообщение на втором экране POST BIOS такого типа: Hard Disk Drive XX SMART Status BAD, или похожее по смыслу. Запуск компьютера будет возможен только по нажатию одной из функциональных клавиш (обычно это F1).
К сожалению, довольно многие пользователи, имеющие проблемы с первоначальной сборкой компьютера (например, неправильный монтаж CPU FAN), которая приводит к постоянному появлению таких сообщений (что-то типа «CPU FAN speed error») и необходимости нажатия функциональной клавиши для продолжения запуска компьютера, отключают эту функцию в BIOS. В этом случае при запуске машины игнорируются все уведомления, и увидеть, было ли уведомление о плохом SMART-статусе диска при старте, становится невозможно.
Правда, операционная система Windows также распознает диски с плохим SMART-статусом, но для фактически уже умирающего диска это может оказаться слишком поздно. Да и не всегда этот механизм отрабатывает, как показывает практика: довольно часто диски с одним – двумя «просевшими» атрибутами могут не вызывать у Windows никаких подозрений весьма продолжительное время. Поэтому — смотрите накапливаемую SMART статистику, она полезна. Следить за ней можно с помощью массы бесплатных утилит, например – Victoria.
Износ диска начинается с момента начала его эксплуатации, но вначале он происходит с низкой интенсивностью. По истечении определенного времени, когда степень износа достигает определенного, критического, значения, изнашивание переходит из линейного в экспоненциальный рост, и диск переходит в неисправное состояние довольно быстро.
Основные признаки перехода диска на стадию износа по экспоненте: быстрый рост количества переназначенных секторов в отчете SMART, рост количества ошибок при попытках переназначить сектор, «подтормаживания» диска, появление «тыркающих» звуков при обращении к определенным файлам или папкам. На финальном этапе износа появляется большое количество дефектных секторов (система дефект-менеджмента уже не может справиться с потоком появляющихся дефектов), серьезные тормоза в работе диска. Выход из строя головки (или нескольких головок) по причине износа – апофеоз этого процесса. Компьютер перестает загружаться или загружается очень медленно, вы не можете скопировать никакие свои файлы, все жутко тормозит, и, наконец, просто перестает работать. Все. Головки изношены и больше не могут ничего прочитать.
Справедливости ради надо сказать, что у некоторых накопителей активирована система блокировки микропрограммы в случае ее проблем (в том числе – и дефект-менеджмента). В этом случае диск отказывается работать (либо не определяется вовсе, либо определяется, но не отдает емкость, либо определяется «заводским» именем, и т.п.). Блокировка предотвращает критический износ в случае, если диск подошел непосредственно к этой грани, при условии, что пользователь не будет пытаться «запустить» диск с помощью многократных включений («а вдруг заведется»), танцев с бубном и сомнительных рекомендаций из интернета («на полной луне положите свой диск на системный блок, плюньте три раза в вентилятор процессора и, когда прилетит обратно, произнесите ‘Информация вернись, жесткий диск загрузись’» и тому подобная антинаучная ересь). Тут только один правильный совет: нести заблокированный диск людям, которые понимают, как вытащить из него данные.
Диагностика естественного износа блока магнитных головок с помощью микроскопа
Микроскопирование головок жесткого диска уже давно стало стандартом в индустрии восстановления данных. Обследование головок под микроскопом дает возможность выявить поверхности, на которых имеются серьезные повреждения (пыль на головках, полированная поверхность головки и т.п.), выявить природу происхождения повреждений головок и т.п. Однако общепринятой методики выявления естественного износа головок нет.
С учетом того, что износ головки – это прежде всего выбивание из ее поверхности микрочастиц в результате воздействия сильного тока воздуха (микроповреждения поверхности), вполне логично, что оценить степень износа можно по состоянию ее рельефа. Однако при стандартном освещении можно увидеть только крупные изъяны рабочей поверхности MR-элемента; для того, чтобы «проявить» микрорельеф полностью, требуется два источника света: основной, направленный перпендикулярно поверхности, и некое подобие контрового света, направленного под небольшим углом (20 – 30 градусов) к поверхности. Для усиления «проявления» микрорельефа в качестве основного источника света мы использовали обычный белый свет от кольцевой галогеновой лампы, а в качестве дополнительного («контрового») света использовался светодиод холодного синего свечения.
Установка для исследования, таким образом, состоит из: тринокулярный микроскоп МС-ВП; переходник на байонет Canon EF, камера Canon EOS 5D Mark II, кольцевая лампа Model 2401, источник «контрового» света – штатный осветитель микроскопа с замененным светодиодом.
Установка для исследования степени износа блока магнитных головок жесткого диска.
При обычном освещении прямым светом на поверхности MR-элемента заметны только крупные повреждения рельефа. Это и понятно: свет идет сверху вниз под прямым углом, источник света – со всех сторон (кольцевой осветитель); при этом тени практически не отбрасываются. Введение в световую схему «контрового» источника света позволяет увидеть тени от многочисленных микронеровностей поверхности и оценить характер повреждения MR-элемента.
Пример
В качестве примера возьмем два одинаковых достаточно старых накопителя, у которых процесс износа уже идет давно, но один диск находится в критическом («предсмертном») состоянии, а второй в состоянии, когда SMART-статус только начинает предупреждать о возможном скором выходе из строя диска (диск только выходит на экспоненциальный рост износа). Диски Seagate ST3160215AS, семейство Seagate Barracuda 7200.10, емкость 160 Гбайт. В конструкции гермозоны используется 2 головки. Условия съемки одинаковые: ISO 320, выдержка 1/30, F 0 (диафрагма полностью открыта, так как съемка идет через микроскоп).
Диск в «предсмертном состоянии» имеет крайне печальные атрибуты SMART и огромное количество дефектов. Диск, SMART которого только начал показывать ошибку, имеет ровный график чтения и менее печальные показатели атрибутов SMART.
График чтения подопытного диска в критическом состоянии износа, первые 3 млн. секторов
Атрибуты SMART подопытного диска в критическом состоянии износа
График чтения подопытного диска в предкритическом состоянии износа, первые 3 млн. секторов
Атрибуты SMART подопытного диска в предкритическом состоянии износа
Посмотрим на головки сначала при обычном освещении сверху. Поверхность MR-элемента выглядит ровной.
Общий вид микрорельефа MR-элемента головок диска Seagate ST3160215AS, под прямым источником света
Ну а теперь давайте включим «контровый» свет. Картинка рельефа преобразилась: там, где у нас при обычном освещении видны углубления, при двойном освещении они выглядят, как выпуклости, а «зернистость» поверхности заметно увеличена.
У диска с меньшим износом поверхности MR-элемента размер зерна относительно мельче, но самое главное – нет крупных выбоин. Диск с большей степенью износа обладает относительно более крупной зернистостью и имеет хорошо видимые крупные выбоины на поверхности MR-элемента.
Разная степень зернистости микрорельефа одного участка поверхности MR-элемента головок накопителей Seagate ST3160215AS c разной степенью износа, масштаб 100%.
Общи вид микрорельефа поверхности MR-элемента головок накопителей Seagate ST3160215AS c разной степенью износа
Источник