Start » Nowości » Zasada działania dysku HDD i odzyskiwanie danych z dysków HDD

Zasada działania dysku HDD i odzyskiwanie danych z dysków HDD

Podstawa działania dysku twardego HDD, mimo, że jego koncepcja sięga lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku, nie zmieniła się w znaczącym stopniu do dziś. Pomimo upływu tylu lat, współczesne dyski HDD dalej działają na podobnej zasadzie. Dysk twardy to bardzo złożony i delikatny system mechatroniczny zamknięty w pyłoszczelnej obudowie, składający się przeważnie z 1 do 8 wirujących talerzy pokrytych bardzo cienką warstwą magnetyczną. Każda płaszczyzna talerza posiada osobną głowicę odczytującą-zapisującą, która unosi się nad nim na cienkiej poduszce powietrznej.  Jednak Dysk HDD to nie są to tylko talerze magnetyczne i głowice zapisująco-odczytujące , ale również komplet kontrolerów, procesor, pamięć oraz zarządzające tym wszystkim oprogramowanie układowe. Można by stwierdzić, że to niemal autonomiczny komputer z procesorem, pamięciom RAM i systemem operacyjnym.

Dzięki Centrum Odzyskiwania Danych z Warszawy postaramy się przybliżyć jak działa taki dysk i jak odzyskuje się z niego dane gdy dojdzie do awarii.

Najważniejszym układem zarządzającym dyskiem  jest Micro Controller Unit  (MCU)- powszechnie nazywany też procesorem.  MCU w trakcie procesu odczytu danych przez głowice, zamienia sygnały analogowe na informacje cyfrowe i zamienia informacje cyfrowe na sygnały analogowe podczas procesu zapisu danych przez głowice.  Mikrokontroler  zawiaduje również pozostałymi częściami elektroniki dysku, a one z kolei zarządzają całą mechatroniką.

Innym nieodzownym elementem każdego dysku jest sterownik silników  SM (spindle motor) do napędu głównego silnika napędzającego talerze i VCM (voice coil motor) do przesuwu głowic zapisująco-odczytujących.

Pamięć RAM ma za zadanie bufowanie procesu zapisu i odczytu oraz przechowywania tymczasowych wyników obliczeniowych dla układów ROM i Procesora.

Kolejnym podstawowym układem płyty elektroniki HDD jest chip z pamięcią ROM , który przetrzymuje część oprogramowania wewnętrznego – firmware. Podczas uruchomienia dysku HDD, układ MCU zapisuje treść pamięci flash do pamięci RAM i uruchamia kod systemowy. Bez zrealizowania tego kodu napęd nie przystąpi do dalszych procesów – nawet się nie zakręci.

W bardziej zaawansowanych rozwiązaniach, na płycie elektroniki znajdują się również inne elementy jak: czujniki – wstrząsu, temperatury oraz elementy zabezpieczające zasilanie dysku. Stosuje się je po to, by zabezpieczyć napęd przed bodźcami zewnętrznymi czy ludzkimi takimi jak przepięcia czy upadki. Są to zabezpieczenia przed fizycznymi uszkodzeniami dysków

Jak to działa?

W momencie zainicjowania dysku HDD,  – ROM wysterowuje kontroler silnika i pozycjonera za pomocą specjalnych procedur zapisanych w wykonywalnym kodzie programowym. Po uruchomieniu kodu przez pamięć ROM,- kontroler uruchomi silnik obracający platery, a po osiągnięciu stosownej ich prędkości obrotowej (pozwalającej wytworzyć poduszkę powietrzną dla głowic) , serwomechanizm pozycjonera przesunie ramię z głowicami nad miejsce, gdzie zapisany jest fabrycznie obszar nazywany strefą serwisową dysku (Service Area). SA jest miejscem znajdującym się na zastrzeżonej przestrzeni talerzy, do której zwyczajny użytkownik dysku nie ma wglądu. Na obszarze zastrzeżonym strefy serwisowej umieszczono oprogramowanie firmware dysku, które zawiera specjalne moduły wsadowe, odpowiadające za pracę całego systemu dyskowego. Moduły te zawierają  min. Config – informacje o dysku (jak nazwa, nr. Seryjny, model, pojemność, typ),  informacje o listach błędów (P-lista, G-lista), parametry pracy głowic, zapisywane są tam również monitorowane parametry dysku- SMART czy informacje o zabezpieczeniach dysku.

Jednym z najbardziej istotnych modułów zapisanych w strefie serwisowej jest translator. Jest on konieczny do właściwego odczytu obszaru. Translator odpowiada za prawidłowe oznaczenie defektów z P-Listy oraz G-Listy, tak aby głowice ignorowały uszkodzone sektory na warstwie magnetycznej talerzy. Niektóre listy błędów są tworzone już na podczas produkcji dysku i są one niepowtarzalne dla każdego egzemplarza.

Po prawidłowym odczytaniu, przez głowice, modułów strefy serwisowej, dopiero dysk może zostać wykryty przez system komputera i być przez niego zarządzany. Dopiero wtedy tak naprawdę staje się możliwe korzystanie z dysku HDD.

Odzyskiwanie danych z HDD

Awarie dysków twardych zdarzają się dosyć często za względu na dość skomplikowaną i wrażliwą konstrukcję. Możemy je podzielić na dwie podstawowe kategorie fizyczne i logiczne

Dysk HDD, z którego firma COD odzyskiwała dane

Awarie logiczne:

Awarie logiczne przeważnie polegają na uszkodzeniach na obszarze SA.

Uszkodzenie przechowywanych tam informacji (a zwłaszcza danych translatora) może mieć poważne skutki. Na obszarze SA  znajdują się bowiem dane niezbędne do właściwej pracy dysku, informacje o plikach oraz procedury dotyczące zapisu i odczytu danych. Naprawa takich błędów również może być skomplikowana i czasochłonna.

Inna awarią logiczną może być uszkodzenie danych zawartych w ROM. Taka awaria uniemożliwia pracę dysku twardego. Jedyną metodą przywrócenia jest odbudowa struktury pamięci lub użycie zamiennika ROM pochodzącego z innego dysku

 Awarie fizyczne:

– Uszkodzona płyta elektroniki – Uszkodzona elektronika dysku twardego najczęściej powoduje, że   dysk nie rozkręca talerzy i wydaje się nie działać w ogóle. Dla laika taka awaria może być bezobjawowa. Najczęstszymi usterkami elektroniki są awarie układu zasilania, uszkodzenia kontrolerów lub błąd pamięci ROM

– uszkodzenie mechaniczne dysku HDD – W odróżnieniu od uszkodzonej płyty elektroniki w dysku uszkodzonym mechanicznie możliwych jest kilka objawów, które można łatwo zaobserwować:

  • Komputer funkcjonuje zdecydowanie wolniej niż normalnie. Dysk na tyle spowalnia działanie systemu, że blokuje komputer/laptop lub powoduje wyświetlanie niebieskich ekranów tzw bluescreen-ów. Tego typu zachowania są spowodowane przeważnie Bad Sectorami talerzy czyli sektorami o wydłużonym czasem dostępu lub głowice mają problemy ze skutecznym zapisem i odczytem danych.
  • Brak dostępu do niektórych folderów, plików czy nietypowe zachowanie systemu operacyjnego
  • Błędy w identyfikacji dysku (niewłaściwa pojemność, model, numer seryjny)
  • Dysk wydaje nietypowe odgłosy – klika, wyje, chrzęści. To symptomy uszkodzeń części mechanicznej dysku. Przeważnie, w takich przypadkach, problemem są kluczowe elementy mechanizmu dysku – np.: głowice, silnik, bądź, w skrajnych przypadkach, powierzchnia talerzy.
  • Dysk w ogóle się nie rozkręca – częsty problem w przypadku dysków po upadku. Najczęstszym powodem jest sklejenie wypolerowanej głowicy z powierzchnią talerza. Wygląda to tak, jakby złożyć ze sobą dwie tafle szkła. Silnik wtedy już nie jest w stanie rozpędzić talerzy
  • urwanie się głowicy. W wyniku uderzenia w dysk głowica potrafi otrzeć się o, wirujący z ogromną prędkością, talerz. Wtedy może nastąpić jej zerwanie, a ramię na którym była zawieszona przestaje się unosić nad platerem i zaczyna trzeć po jego powierzchni. Następuje wówczas zeszlifowanie powierzchni magnetycznej, a dalsza degradacja elementów wewnętrznych dysku jest tylko kwestią czasu, jeżeli dysk nie zostanie natychmiast odłączony. W miejscu zeszlifowania talerza dane są nie do odtworzenia.

Oczywiście zdarzają się również inne uszkodzenia, ale występują znacznie rzadziej. Więcej na ten temat: https://centrumodzyskiwaniadanych.pl/objawy-uszkodzonego-dysku/ , https://studiumpr.pl/komputery/odzyskiwanie-danych/odzyskiwanie-danych

Uszkodzony dysk w skrajnych przypadkach może zablokować uruchomienie komputera, nawet nie będąc dyskiem systemowym.

Wymienione objawy są charakterystyczne dla wszystkich dysków talerzowych bez względu na producenta. Nie ma znaczenia czy dysk został wyprodukowany przez HGST, Seagate-a, WD-a, Samsung-a, Hitachi czy Toshibę. Technologia ich wykonywania jest bardzo podobna. Wszystkie zachowują się podobnie jeśli dojdzie do uszkodzenia. Różnią się natomiast metodami Odzyskiwania. Ze względu na zastosowane przez producentów rozwiązania, odzysk może być mniej lub bardziej skomplikowany. Np. w niektórych dyskach WD Cała SA zapisywana jest na talerzach, a w dyskach Toshiba wręcz odwrotnie. Procedury postępowania będą więc zupełnie inne, w każdym przypadku.

Istnieje jedna skuteczna metoda zapobiegania utracie Danych – systematyczne wykonywanie kopii zapasowych. Jeżeli masz problem z odczytem informacji z dysku – nie postępuj pochopnie. Staraj się nie używać już tego dysku, nie skanować przygodnymi programami.

Odzyskiwanie z dysków z awariami mechanicznymi jest bardzo złożone i wymagające ogromnej wiedzy z zakresu budowy dysków, zasady działania oraz mechatroniki i fizyki. Niewłaściwe działania z dyskiem uszkodzonym fizycznie, może doprowadzić do całkowitej utraty Danych. Częstym błędem jest również mylenie uszkodzeń strefy serwisowej z uszkodzeniami głowic, co powoduje, że osoby z małym doświadczeniem łapią za się za rozbieranie dysku doprowadzając do różnych dodatkowych uszkodzeń.

Zblokowane na talerzu głowice, trzeba koniecznie rozblokować sprowadzić na właściwe miejsce strefy parkingowej, jednocześnie  zapewniając brak styku głowicy z talerzem. Wszystkie działania na otwartym dysku można wykonać tylko przy użyciu specjalnej komory bezpyłowej, sprzętu i praktyki. Często do jednego modelu dysku wykorzystuje się jedno unikalne narzędzie aby skutecznie rozblokować głowice.

Jeżeli głowice dysku są uszkodzone, jedyną możliwością odczytu Danych jest ich wymiana i żadne oprogramowanie tu nie pomoże. Próby skanowania takiego dysku, mijają się z celem. Mogą tylko pogorszyć stan nośnika. Dobór głowic nie jest niestety taki prosty, część z nich ma wewnętrzne oprogramowanie które musi być zgodne z informacjami zapisanymi w ROM-ie. Wszystkie maja tolerancję wykonania i dobór w miarę odpowiednich głowic wymaga odczytu tych parametrów aby nie rozbierać setek dysków lub zmiany oprogramowania w niektórych modelach.

W przypadku uszkodzeń głównego silnika napędowego trzeba go zastąpić sprawnym lub przenieść zespół talerzy do innej sprawnej obudowy dysku, jednak to wymaga już najwyższych umiejętności. Łatwo popełnić tutaj błąd. Przesunięcie, nawet minimalne, talerzy względem siebie może zakończyć, racjonalne możliwości odzyskania Danych, dlatego tak ważne jest zawodowe podejście do takiego przypadku. O dziwo to co w zawodzie odzyskiwania danych wykonuje się w ostateczności jest najczęściej wybieraną drogą postępowania przez osoby bez doświadczenia. Talerze dysku to niestety nie koła w samochodzie. Wszelkie niefachowe próby „napraw” dysków przez przypadkowe serwisy komputerowe kończą się przeważnie, źle.

Więcej informacje można znaleźć na stronie http://www.przystanekstudent.pl/technologia/73-naprawa-dysku-twardego-i-odzyskiwanie-danych a ofertę odzyskiwanie danych z uszkodzonych dysków tu: https://centrumodzyskiwaniadanych.pl/z-dyskow/

O Grzegorz Bielawski

Grzegorz Bielawski
Syn, mąż i ojciec dwójki dzieci. Zawsze mówi co myśli i później często żałuje. Posiada kota i rybki, ale woli psy. Obecnie pracownik firmy QNAP, za kołnierz nigdy nie wylewa :). Lubi polemizować, ale tylko na argumenty.

Check Also

Co zrobić gdy zabraknie nam portów USB?

Zapewne niewiele osób zastanawia się nad tego typu sytuacją, w końcu nowy laptop kosztował dużo, …