Из-за чего ломаются жесткие диски (HDD) и тверд. накопители (SSD). Что проверить и предпринять, чтобы не потерять данные

Как узнать о поломке, неисправности или сбое жесткого диска

Внезапная поломка, неисправность или сбой жесткого диска может привести к потере важных данных, хранящихся на нем. Своевременно распознать и исправить приближающиеся проблемы с жестким диском поможет спасти ценную информацию с проблемного накопителя.

Причины выхода из строя дисков

Пожалуй, это первая и самая распространенная причина проблем с жесткими дисками (при сильных воздействиях — и с SSD тоже!). HDD очень «тяжело» переносят удары, толчки, падения, вибрации и т.д. (тем более, во время работы).

Кстати, многие пользователи считают, что ничего «такого» с дисками они не делают (не бьют же они их!), однако, приведу «парочку» примеров, как это обычно «бывает» в жизни:

• ноутбук (с HDD) используется в машине, где во время езды есть и тряска, и вибрации и пр.; (впрочем, многие ноутбук небрежно «швыряют» и в домашних условиях. );
• системный блок размещается под столом и его постоянно «пинают» (задевают) ногами (это всё благодаря современной «модной» мебели);
• диск не аккуратно переносится (многие не используют спец. ударо-защитный пузырчатый пакет и переносят диск просто в сумочке, которую как попало кидают, когда приходят домой. );
• в системном блоке диск не фиксируется надежно винтами, и в процессе переноски (и работы ПК) — могут наблюдаться вибрации, постукивания и пр. (желательно помимо фиксации винтами, использовать спец. прорезиненные прокладки/шайбы).

Что можно посоветовать: если у вас ноутбук (и он постоянно переносится с одного места на другое) — замените HDD на SSD (они более устойчивы к мех. воздействиям).

Системный блок разместите так, чтобы его нельзя было случайно задеть (по крайней мере, точно не ставить его под ноги).

Для постоянной переноски/перевозки диска — приобретите ударо-защитный пузырчатый пакет // можно сразу 2: один в другой. (он рекомендуется и для SSD). От многих незначительных случайных мех. воздействий — он точно защитит, и продлит жизнь вашему HDD! См. фото ниже.

Из-за чего могут возникнуть ошибки на жестком диске?

Ошибки на винчестере могут возникать по разным причинам. К примеру, при работе на компьютере внезапно пропало электричество, и при этом были открыты какие-то файлы или программы. Кроме того, некоторые пользователи выключают компьютер путем нажатия на кнопки питания, а не через «Завершение работы». Такие действия приравниваются к внезапному отключению электроэнергии. В этом случае компьютер неправильно завершает свою работу. Помимо этого, есть еще большое количество причин появления ошибок на винчестере.

Проверить винчестер на ошибки можно несколькими способами. Выполнить это можно с помощью интегрированной утилиты командной строки CHKDSK или сторонних программ, а также графический инструмент. Для начинающих пользователей отлично подойдет последний вариант, так как он самый простой из всех. Проверка таким способом одинаково проходит на «семерке» и «восьмерке» Windows.

Данная процедура может отнять довольно много времени, в зависимости от объема винчестера и количества выявленных ошибок. Работать за компьютером в этот момент не рекомендуется. Если выполняется проверка системного диска, на котором установлена операционная система, то проводить ее нужно после перезагрузки компьютера.

1. Первым делом необходимо перейти в «Мой компьютер». Если такого ярлыка на рабочем столе нет, тогда сделать это можно через меню «Пуск». При необходимости расположить этот ярлык на рабочем столе можно поискать в интернете, как это сделать.
2. Затем необходимо выбрать диск, который нужно проверить и щелкнуть по нему ПКМ. В выпавшем меню необходимо выбрать «Свойства».
3. Перейдя в свойства диска, нужно зайти в раздел «Сервис», где должна находиться клавиша «Выполнить проверку». Ее необходимо нажать. На экране появится окно с разделом «Параметры проверки диска». В этом окне необходимо поставить галочки возле пунктов «Автоматически исправлять системные ошибки» и «Проверять и восстанавливать поврежденные сектора». Это позволить выявлять файловые и физические ошибки на винчестере. После этого требуется нажать на кнопку «Запуск».
4. Затем начнется проверка винчестера, в ходе которой присутствие пользователя не нужно, поэтому можно заняться своими делами. По завершении проверки на экране появится окно, в котором будет указано, что проверка выполнена успешно, а также будет отображаться количество ошибок, выявленных в ходе сканирования, если такие будут на винчестере.

Вот, в принципе, и все. Способ довольно простой, поэтому воспользоваться им сможет любой начинающий пользователь. При необходимости можно воспользоваться другими методами проверки, однако, они требуют имение некоего опыта работы за компьютером. Новичкам также можно попробовать использовать сторонние программы для проверки винчестера, которые способы автоматически решить все ошибки на жестком диске.

Принцип хранения информации на жестком диске HDD

На основе полученных знаний об устройстве жесткого диска, описанных в предыдущем разделе, известно, что вся информация хранится на жестких пластинах в герметичном корпусе диска.

Процесс записи и считывания информации подразумевает под собой наличие строго структурированного дискового пространства, обладающего определенными элементами разделения диска. Поэтому внутренняя организация поверхности пластин диска имеет специальную разметку, во взаимодействии с которой, производится запись и хранение информации на устройстве. В соответствии с разметкой, поверхность запоминающих пластин разбита на дорожки, которые в свою очередь, поделены на сектора (минимальную область памяти диска, применяемую для хранения информации). Размер сектора, как минимальной базовой единицы записи информации, составляет 512 байт. Но в зависимости от выбранной файловой системы, применяемой при форматировании жесткого диска, сектора могут быть объединены в кластеры, которые в свою очередь, будут использоваться как единичный объем памяти при записи и хранении данных. Кластер может состоять из нескольких физических секторов, конечный размер которого зависит от общего количества объединенных секторов, и может достигать шестидесяти четырех килобайт.

При записи информации система определяет размер записываемого файла и размещает его содержимое в необходимом количестве кластеров. Расположение записанных кластеров на поверхности диска может быть различным. В зависимости от объема исходного файла, загруженности жесткого диска и ряда других факторов, кластеры, содержащие данные одного файла могут находиться как рядом друг с другом, так и могут быть распределены по всей поверхности запоминающей пластины накопителя. Другими словами, исходный файл при записи будет разбит на отдельные части и фрагментально записан на жесткий диск. Что в конечном итоге может увеличить время считывания файла головкой диска, ведь ей необходимо будет отыскать все фрагменты файла при обращении к нему. И в случае повреждения сектора, часть или вся информация может быть потеряна, так как сектор является основным элементом, отвечающим за хранение данных.

Восстановление информации

Если сломался жесткий диск, то вопросом как восстановить данные, задаются практически все. Вернуть потерянные файлы на сегодняшний день можно самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Для этого существуют программы для восстановления, но полной гарантии они не дают. В случае соблюдения всех нюансов, удается вернуть большую часть сохраненной информации.

Принцип работы программ заключается в сканировании поверхности запоминающего устройства. При этом некоторые файлы восстанавливаются только частично, теряется их название и расположение.

Популярные программы для восстановления данных:

• R-Studio является одной из самых известных программ для восстановления удаленной информации. При определенных настройках сканирование диска сокращается и есть возможность задать область восстановления винчестера. Программа доступна на русском языке, что делает работу с ней очень легкой.
• Minitool Power Data проводит глубокое сканирование, что делает возможным восстановление файлов, которые другие подобные программы игнорируют. Плюс этой утилиты – это возможность реанимировать диск целиком.
• Rekuva – простая в использовании программа с широким набором функций. Позволяет восстанавливать информацию, устанавливая область поиска.

Повреждённые шлейфы и разъёмы

Проверьте кабели жёсткого диска: SATA-Data и SATA-Power. Осмотрите их и попробуйте подключить к другому порту материнской платы. Наличие потёртостей, заломов, трещин – повод для замены. Подключите HDD заведомо исправным кабелем для проверки. Если он будет работать нормально – купите новый кабель.

В комплекте дешёвых материнских плат попадаются низкокачественные SATA-шлейфы. Внешне они могут быть в идеальном состоянии, но передача данных по таким шлейфам может идти с ошибками.

Как работает жесткий диск

Обойдем дебри радиоэлектроники стороной и поверхностно рассмотрим конструкцию жесткого диска. Обычный винчестер состоит из четырех основных деталей:

• Плата с управляющей электроникой
• Двигатель
• Магнитные диски (пластины)
• Считывающие головки

На пластинах содержится информация в виде намагниченных секторов. Каждый сектор может содержать от 512 байт данных. Он находится в связке с другими на треке. Треков у пластины тоже несколько, их количество зависит от плотности. Для чтения информации используются магнитные «головки», которые молниеносно двигаются по всей поверхности пластины и считывают сектор за сектором.

В идеальных условиях головка должна последовательно считывать каждый сектор в одном треке и плавно переезжать на следующий по мере чтения информации, как это происходит при проигрывании виниловых пластинок. Но дело в том, что информация на диске раскидана по всей поверхности, что значительно усложняет скорость доступа к определенным секторам.

Представим, что нужно собрать 100 яблок. В саду растет 100 деревьев и между ними расстояние 100 метров. Условие такое: один человек собирает яблоки только с одного дерева, другой собирает только по одному с каждого. Конечно, первый наберет нужное количество в несколько раз быстрее, потому что не будет затрачивать время на беготню между деревьями.

То же самое происходит и в жестком диске — только вместо людей там магнитные головки, вместо яблок — секторы, а за стометровку принят трек. Впрочем, работу диска лучше посмотреть вживую:

Так работает подвижная часть устройства, которая управляется материнской платой. На ней расположены основные элементы:

• Процессор
• Оперативная память
• Чип с прошивкой
• Контроллер управления двигателем

Система управления диском работает подобно настоящему компьютеру: чем мощнее процессор и больше оперативной памяти у диска, тем быстрее он обрабатывает данные с магнитных пластин. Соответственно, у таких устройств бывают сбои и проблемы аппаратного характера.

Восстановление данных

6. Методы восстановления

На сегодняшний день существует масса программ автоматического восстановления данных, которые не требуют от пользователя никаких профильных знаний и подразумевают получение данных чуть ли не в один клик мышкой. Но такой подход во многих случаях не даст максимально возможного результата или он будет теряться в массе мусорных вариантов.

Для эффективной работы программы восстановления данных лучше максимально сузить область поиска. Для этого желательно указать область сканирования и тип искомой файловой системы. Такое уточнение может отбросить массу вариантов предыдущих файловых систем, а также снизит вероятность неверного интерпретирования обнаруженных метаданных файловой системы.

Рис. 14 Пример настройки R-studio для поиска метаданных нужной файловой системы

_{Метаданные файловой системы — это структуры, описывающие расположение файлов их имена, атрибуты, права доступа к ним, логи и т.п.}

Рис. 15 Пример метаданных. Фрагмент записи MFT (Master File Table в NTFS)

Не во всех случаях программы автоматического восстановления точно рассчитывают начальную точку отсчета применительно к найденным метаданным, а также не всегда корректно отсеивают данные разных файловых систем, в связи с чем возможен ошибочный расчет расположения для всех файлов, к тому же различные мусорные интерпретации увеличивают предполагаемый объем данных, порой во много раз больше, чем емкость самого накопителя.

_{В профессиональных комплексах присутствуют инструменты по созданию виртуальных томов различных файловых систем с заданными вручную параметрами, а также инструменты для поиска метаданных с возможностью отсева лишних объектов вручную.}

В случаях, когда нужных метаданных файловой системы уже не существует или они некорректны, необходимо применить метод поиска регулярных выражений характерных для тех или иных типов файлов.

Рис. 16 0xFF 0xD8 0xFF регулярное выражение характерное для JPG файлов

Программы автоматического восстановления, ведущие поиск таким методом в своем большинстве, обладают следующими недостатками: отсутствует структура каталогов и оригинальные имена файлов, не производится анализ структуры файлов и недостаточно контролируется целостность найденного файла, в связи с чем находится множество мусорных данных, которые невозможно использовать, для многих типов файлов не рассчитывается корректный размер.

Рис. 17 Настройки R-Studio для поиска регулярных выражений нужных вам файлов

7. Типовые случаи и рекомендуемые действия

Повреждение файловой системы

Рис. 18 поврежденные метаданные файловой системы (нераспознанная файловая система RAW)

В этих случаях достаточно эффективен метод поиска метаданных файловой системы в границах существующего раздела. При незначительных повреждениях можно получить результат, близкий к 100%. Данная рекомендация актуальна для большинства различных файловых систем.

Разумеется, существуют случаи, когда в результате сбоев оказывается испорченным большой объем метаданных текущей файловой системы. Тогда, если не отработал первый вариант, необходимо воспользоваться методом анализа регулярных выражений для поиска нужных вам файлов.

_{Работа специалиста отличается тем, что он оценивает характер повреждения метаданных и если они не уничтожены, а пребывают в искаженном виде, то возможны ручные коррекции в шестнадцатеричном редакторе.}

Удаление файла или группы файлов.

Ошибочное удаление данных — достаточно частый случай. Последствия этого действия сильно зависят от типа файловой системы, а также в относительно новых дисках от идеологии работы микропрограммы самого устройства.

Если файлы были удалены на разделе с файловой системой NTFS, то оптимальным методом поиска будет экспресс анализ в различных утилитах, при котором быстро сканируются ключевые структуры (MFT, Index, Logfile) без полного сканирования раздела. Если нужные файловые записи и место, занимаемое этими файлами не перезаписаны иными данными, то достаточно оперативно можно получить интересующие файлы.

Рис. 19 после сканирования $MFT фиолетовым выделены записи, числящиеся удаленными

Если при быстром сканировании нужные данные не обнаружены или повреждены, то можно выполнить полное сканирование раздела, но скорее всего серьезным образом результат не изменится и кроме поиска регулярных выражений ничего другого не останется.

_{В арсенале специалиста доступен инструмент построения карты незанятого пространства и дальнейший анализ исключительно в этих областях, что убирает из результата восстановления существующие данные. Это существенно экономит время пользователя при дальнейшем поиске необходимых файлов во множестве безымянных данных.}

_{Восстановление фрагментированных файлов, как правило, достаточно сложная работа, которая весьма слабо автоматизирована. Методы автоматизации можно разрабатывать под конкретный тип структур. Чаще всего задача сводится к ручному низкопроизводительному анализу по поиску необходимых фрагментов. Пример подобной работы можно оценить в статье «Восстановление базы 1С Предприятие (DBF) после форматирования»}

Если методы анализа метаданных не привели к нахождению нужных данных или нужные файлы не могут быть открыты, то остается метод поиска регулярных выражений. Возможно некоторую часть файлов удастся обнаружить.

Если файлы удалены на разделе с файловой системой HFS+, Ext 2, Ext3, Ext4, то, к сожалению, анализировать метаданные бесполезно. Кроме поиска регулярных выражений ничего другого не остается.

Удаление раздела с данными

Если в оснастке управления дисками был удален один или несколько разделов ошибочно, то для пользователя, желающего восстановить данные, будет рекомендован запуск утилит автоматического восстановления с полным сканированием всего устройства. Также желательно учитывать положение существующих разделов, чтобы исключить заведомо неверные варианты в найденном.

Рис. 20 удаленный раздел

_{Специалистом подобная работа выполняется относительно быстро, посредством поиска загрузочных секторов, суперблоков в ожидаемых местах. На основании найденного рассчитываются точные позиции начала разделов и их протяженность.}

Также можно попытаться использовать DMDE или аналогичные утилиты, которые относительно быстро могут позволить найти признаки начала раздела, и попытаться отобразить файловую систему найденного раздела.

Рис. 21 результат быстрого поиска разделов с помощью DMDE

Отформатирован раздел с данными.

В таких случаях рекомендуемый сценарий действий сильно зависит от типа файловой системы, которая была до форматирования раздела, и какая файловая система стала использоваться после форматирования.

Например, если раздел FAT32 c кластером 8кб, был отформатирован в FAT 32 с кластером 64кб, то размер новых таблиц FAT стал в 8 раз меньше и, следовательно, обе копии новых таблиц испортили только первую копию старых таблиц FAT. В такой ситуации поиск метаданных может дать результат близкий к 100%. Если же раздел был отформатирован в FAT32 с меньшим или равным размером кластера, чем был до форматирования, то новые чистые таблицы полностью перезапишут старые и частично затронут область с пользовательскими данным. В таком случае поиск метаданных даст значительно худший результат.

Если до форматирования на разделе использовалась файловая система FAT32, а раздел был отформатирован в NTFS, то новые структуры ($MFT, $Bitmap, $Logfile), как правило, располагаются не у самого начала раздела, и высока вероятность посредством метода поиска метаданных получить большинство данных с нормальной структурой каталогов и минимальными повреждениями самих данных.

Также высокий процент восстановления будет, когда раздел с файловой системой NTFS отформатирован в FAT32. В этом случае таблицы FAT испортят данные в начале раздела и как правило не затронут ключевые структуры NTFS. Неудовлетворительный результат будет в случае с малым объемом данных, размер которых сопоставим с размерами двух копий таблиц FAT.

Но если пользователь не желает вникать в нюансы расположения метаданных различных файловых систем, то логичным шагом будет запустить утилиту автоматического восстановления данных в режиме поиска метаданных. И в случае, если получен недостаточный объем данных, применить метод поиска регулярных выражений.

Отформатирован раздел с данными и частично перезаписан иными данными.

Как часто бывает, пользователь может отформатировать раздел и начать заполнять его иными данными, а только потом спохватиться, что на старом разделе была важная информации. В таких случаях не может быть однозначной рекомендации. Все очень сильно зависит от того, как много (количественно и по объему) было записано новых данных, а также где расположились эти данные. В зависимости от условий результат может быть от 0 до близкого к 100%. Заочно это непредсказуемо.

Во многих случаях с большим перекрытием области данных имеет смысл начать с метода поиска регулярных выражений для нужных типов файлов, чтобы понять, есть ли еще признаки существования нужных данных, и в случае их обнаружения выполнить поиск метаданных файловой системы.

_{В условиях лаборатории восстановления данных специалист построит карту незанятого пространства и проведет поиск регулярных выражений только по этим участкам, чтобы исключить в результатах поиска наличие уже существующих данных. Также с помощью инструментов контроля целостности значительно уменьшит количество ложных распознаваний. А в некоторых задачах вроде восстановления jpg файлов (например, чьего-то домашнего фотоальбома) сможет произвести сортировку согласно информации, содержащейся в Exif тегах jpeg файлов, что позволит получить упорядоченный в хронологическом порядке результат и отсортированный по моделям камер.}

Рис. 22 результат сортировки JPG файлов, найденных посредством поиска регулярных выражений

Аварийное завершение процедур изменения размера, перемещения или объединения разделов.

В случаях аварийного завершения процедур дисковых менеджеров по изменению размера раздела, его перемещению или слияния нескольких разделов предстоит разобраться, какие именно шаги были совершены и на каком этапе была остановлена операция, чтобы получить максимально возможный результат.

Учитывая сложность и количество возможных вариаций, рассмотрим только универсальный вариант для пользователя, которому нужен результат с минимальным количеством действий. Объектом для анализа нужно выбрать весь накопитель, чтобы гарантированно охватить все места расположения данных. Использовать метод поиска метаданных и копировать все варианты данных по найденным файловым системам. Высока вероятность, что в каждом из вариантов будут корректными разные наборы файлов. Поиск регулярных выражений по заданным типам файлов также важен, так как в таких случаях утраты данных возможна частичная потеря информации об именах и размещении файлов.

8. Проверка целостности восстановленных данных

Важно понимать, что отображение имен файлов в программе восстановления данных или количество найденных регулярных выражение не гарантирует, что все найденное будет годным к использованию. Поэтому не менее важный этап после восстановления данных программой автоматического восстановления — это проверка целостности самих данных.

К сожалению, универсального бесплатного средства для проверки целостности большого количества разных файлов, не существует. Но по отдельности можно отыскать бесплатное ПО, которое может контролировать отдельные типы файлов. Например, многие архиваторы позволят проверить исправность архивов, утилитой MP3Diag можно проверить исправность mp3 файлов, ImageMagick можно использовать для тестирования jpg файлов.

Главный недостаток многих бесплатных утилит проверки целостности файлов в том, что они не гарантируют полной проверки файлов. И возможны массовые ошибки.

Для многих типов файлов у пользователя не остается других вариантов, кроме как визуально оценивать целостность данных посредством поочередного открытия файлов в соответствующих приложениях.

_{В профессиональных комплексах присутствует набор инструментов, позволяющий частично контролировать исправность файлов, что избавляет результат восстановления данных от большого количества мусорных файлов.}

Кроме отсева мусора, необходимо отловить поврежденные дефектами файлы. Если вы создавали посекторную копию с заполнением паттерном непрочитанных секторов, то вопрос нахождения поврежденных файлов легко решить посредством поиска в файлах текстовой строки «BAD!BAD!BAD!BAD!» (в нашем примере был использован заполнитель «BAD!»). После нахождения необходимо проверить степень повреждения, так как некоторые форматы файлов могут не сильно страдать от потери небольшого куска данных, а некоторые могут быть полностью негодны.

9. Частые ошибки пользователей.

Разного рода попытки «лечения» дефектов с использованием популярных диагностических утилит в надежде, что это вернет доступ к данным, являются одной из главных ошибок многих пользователей. Попытки скрыть дефекты на накопителе с поврежденным полимером на поверхности пластин обычно заканчиваются запиливанием пластин, а не получением доступа к данным. По этой причине, не зная характера дефектов на поверхности настоятельно не рекомендуется выполнять какие-либо сервисные операции над диском до получения данных. После успешного восстановления информации можно попытаться обслужить накопитель, и если вдруг повезет, то возможно еще накопитель будет пригоден для дальнейшей эксплуатации в не особо ответственных задачах.

Копирование данных, обнаруженных утилитой, на тот же раздел, с которого пытаются восстановить файлы. В этом случае обычно все заканчивается тем, вместо данных пользователь получит мусор, и следующая попытка восстановления данных уже будет с куда худшим результатом. Если действовать по инструкциям из этой статьи, то от такой ошибки вы будете застрахованы.

Не выполняется проверка целостности восстановленных данных и уничтожается содержимое оригинального накопителя вместе с его копией. В этом случае есть риск остаться с кучей папок, заполненных ошибочным результатом попытки восстановления данных без возможности получить качественный результат.

Неправильный выбор инструмента и методик восстановления данных, в связи с чем получается результат значительно хуже, чем он мог бы быть.

Надеюсь, этот комплекс мер поможет вам принять решение, допускает ли ситуация с вашим накопителем самостоятельные попытки восстановления данных и готовы ли вы выполнить этот набор относительно простых действий, перечисленных в этой статье.