數(shù)據(jù)丟失情況1：誤刪除和誤格式化

機(jī)械硬盤數(shù)據(jù)恢復(fù)的原理是：人們平常所做的刪除，只是讓系統(tǒng)修改了文件分配表中的前兩個(gè)代碼（相當(dāng)于作了“已刪除”標(biāo)記），同時(shí)將文件所占簇號在文件分配表中的記錄清零，以釋放該文件所占空間。因此，文件被刪除后硬盤剩余空間就增加了；而文件的真實(shí)內(nèi)容仍保存在數(shù)據(jù)區(qū)，它須等寫入新數(shù)據(jù)時(shí)才被新內(nèi)容覆蓋，在覆蓋之前原數(shù)據(jù)是不會消失的。

對于FAT格式的文件結(jié)構(gòu)，文件刪除僅僅是把文件的首字節(jié)改為E5H，其余的內(nèi)容并不沒有被修改，因此可以比較容易恢復(fù)。我們可以使用后面介紹的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件輕松的把我們誤刪除或意外丟失的文件找回來。不過特別注意的是，我們在發(fā)現(xiàn)文件丟失后，準(zhǔn)備使用恢復(fù)軟件時(shí)，千萬不要在本機(jī)安裝這些恢復(fù)工具，因?yàn)檐浖陌惭b可能恰恰把剛才丟失的文件覆蓋掉。最好使用能夠從光盤直接運(yùn)行的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件，或者把硬盤掛在別的機(jī)器上進(jìn)行恢復(fù)。

硬盤上的數(shù)據(jù)即使刪除了，也只是在數(shù)據(jù)存儲的前端打上標(biāo)記，標(biāo)識為已刪除。但是實(shí)際并沒有刪除，只是操作系統(tǒng)認(rèn)為刪除了而已。讀取到這個(gè)文件頭的時(shí)候，會識別為已刪除，不繼續(xù)讀取。那些數(shù)據(jù)恢復(fù)得軟件也就是借由這個(gè)原理，讀取到文件頭后指示繼續(xù)讀取，并把文件頭的標(biāo)識剝離。最后拼湊出完整的文件，數(shù)據(jù)就恢復(fù)出來了。 

由于機(jī)械盤因?yàn)閷さ篮驼{(diào)速的問題，會導(dǎo)致冗長的延遲從而影響系統(tǒng)整體響應(yīng)性能。所以機(jī)械盤只有在寫滿或需要只用刪除數(shù)據(jù)的這個(gè)扇區(qū)和磁道，才會擦除原來的數(shù)據(jù)并且寫入。

固態(tài)盤的特點(diǎn)卻有很多不同。固態(tài)盤擁有自己的處理器和緩存，這運(yùn)算能力數(shù)倍于機(jī)械盤。也就是說，固態(tài)盤是能自己管理存儲（http://m.xmllh.com/catalog/500.html）空間的。固態(tài)盤數(shù)據(jù)難恢復(fù)是源于一個(gè)叫做“垃圾回收”的機(jī)制。

眾所周知，固態(tài)盤所使用的NANDFLASH顆粒存在覆寫次數(shù)少使用壽命低的特點(diǎn)。所以設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出覆寫機(jī)制來平衡這NANDFLASH芯片的磨損?！袄厥諜C(jī)制”就是其中之一。在系統(tǒng)空閑的時(shí)候，回收原來刪除的數(shù)據(jù)所占用的存儲區(qū)域，以方便將來再使用。

無論機(jī)械盤還是固態(tài)盤，在覆寫模式下，工作速度都會受到很大的制約。機(jī)械盤會耗費(fèi)冗長的尋道及調(diào)速時(shí)間。固態(tài)盤會擦除整個(gè)簇的數(shù)據(jù)并重寫。所以，設(shè)計(jì)了“垃圾回收機(jī)制”來保證寫入操作的時(shí)候盡量只需要寫入空白區(qū)塊，以保證速度。

也正是有了“垃圾回收機(jī)制”，固態(tài)盤的數(shù)據(jù)一旦刪除，隨時(shí)都有可能被主控真正刪除掉，以騰出空白區(qū)塊。所以，那些數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件就無法從實(shí)際上已經(jīng)不存在的數(shù)據(jù)區(qū)塊恢復(fù)出數(shù)據(jù)來。

因?yàn)镹AND閃存不能直接對一個(gè)已經(jīng)寫入了數(shù)據(jù)的Page馬上進(jìn)行重寫，它必須等待到這個(gè)Page所在的Block被擦除后才能進(jìn)行，而且每次擦除都是一整個(gè)Block而不只是單獨(dú)的某個(gè)Page。

為了對閃存中的數(shù)據(jù)重新放置、刪除掉陳舊數(shù)據(jù)并騰出空白Block來存放新數(shù)據(jù)，NAND閃存需要執(zhí)行被稱作GarbageCollection(或者M(jìn)erges，合并)的操作，而SSD的損耗平衡操作也主要在這個(gè)時(shí)候執(zhí)行。 

另外，還有一個(gè)更高層次的原因。

由于機(jī)械盤是磁存儲介質(zhì)，無論用什么方法刪除的數(shù)據(jù)，都會因?yàn)榇沤橘|(zhì)的記憶效應(yīng)有一定強(qiáng)度的磁殘留。通過特殊手段依舊可以復(fù)原出一部分?jǐn)?shù)據(jù)。另外通過特定的算法，那些復(fù)原出來的殘破數(shù)據(jù)依然有希望復(fù)原成原來的數(shù)據(jù)。

而固態(tài)盤的記錄是改變晶體管極性來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲以及做到掉電非易失性的。所以，被主控回收的區(qū)域就相當(dāng)于沒有使用過，數(shù)據(jù)本身不會再硬件層面上產(chǎn)生記憶效應(yīng)。所以，想要恢復(fù)固態(tài)盤的數(shù)據(jù)，其實(shí)手段并不多。

數(shù)據(jù)丟失情況2：硬盤損壞

機(jī)械硬盤構(gòu)造原理是硬盤里面是由1張或幾張可讀寫數(shù)據(jù)的儲存盤體，盤體上有只讀寫槍，有點(diǎn)象老式光碟機(jī)，硬盤里面還有一保馬達(dá)帶動儲存盤轉(zhuǎn)動，從而能讀取到不同部分的數(shù)據(jù)。 

一塊新的機(jī)械硬盤在使用前，必須首先分區(qū)，再用Format對相應(yīng)的分區(qū)實(shí)行格式化，這樣以后我們才能在這個(gè)硬盤存儲數(shù)據(jù)。硬盤的分區(qū)就象是對一塊地方建倉庫，每個(gè)倉庫就好比是一個(gè)分區(qū)。格式化就好比是為了在倉庫內(nèi)存放東西，必須有貨架來規(guī)定相應(yīng)的位置。我們有時(shí)接觸到的引導(dǎo)分區(qū)就是倉庫大門號，上面要記載這個(gè)分區(qū)的容量的性質(zhì)及相關(guān)的引導(dǎo)啟動信息。FAT表就好比是倉庫的貨架號，目錄表就好比是倉庫的帳簿。如果我們需要找某一物品時(shí)，就需要先查找?guī)つ?，再到某一貨架上取東西。正常的文件讀取也是這個(gè)原理，先讀取某一分區(qū)的BPB參數(shù)至內(nèi)存，當(dāng)需要讀取某一文件時(shí)，就先讀取文件的目錄表，找到相對應(yīng)文件的首扇區(qū)和FAT表的入口后，再從FAT表中找到后續(xù)扇區(qū)的相應(yīng)鏈接，移動磁臂到對應(yīng)的位置進(jìn)行文件讀取，就完成了某一個(gè)文件的讀寫操作。 

長久以來我們都已經(jīng)非常習(xí)慣于使用電腦來完成我們的日常工作，以至于我們從來沒有認(rèn)真考慮過一旦計(jì)算機(jī)出錯(cuò)所造成的后果將是我們不能承受的。其中又以數(shù)據(jù)載體-硬盤損壞造成的后果最為嚴(yán)重。

機(jī)械硬盤故障大體可以分為兩類：一類是可以通過軟件或者指令來進(jìn)行修復(fù)的，我們稱之為硬盤固件級故障；一類則是由于硬盤的物理構(gòu)件發(fā)生物理損壞所造成的故障，我們稱為硬盤物理級故障。對于后面這類物理級的硬盤故障，在實(shí)際數(shù)據(jù)恢復(fù)案例中最常見到的就是由于硬盤磁頭與硬盤盤片在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生碰撞而造成的磁頭損壞以及盤片的大面積劃傷。這種故障的硬盤通常表現(xiàn)為硬盤不能正常識別，長時(shí)間不能進(jìn)入就緒狀態(tài)，同時(shí)對一個(gè)典型癥狀為硬盤通電后即發(fā)出磁頭往返運(yùn)作的敲擊聲，甚至還帶有磁頭與盤片碰撞摩擦的刮擦聲。

如果讀寫磁頭在硬盤運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與盤片表明發(fā)生直接的接觸，那么尖銳的磁頭將會劃穿包含絕緣層與噴鍍碳層在內(nèi)的保護(hù)層，造成一個(gè)圓形的劃傷地帶的同時(shí)也會損毀磁頭本身。這就是我們所謂的硬盤物理劃傷或者物理磁頭損壞。

磁頭損壞的元兇可以是落在盤片上的一顆極小的塵埃顆粒。因?yàn)榇疟P運(yùn)行時(shí)磁頭在盤片上的懸浮高度是極其微小的，加上盤片高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動量，一旦磁頭受到外力的碰撞就極有可能會破壞懸浮飛行的平衡，從而撞擊到盤片表面。而讀寫磁頭是由較為堅(jiān)硬的材料制造的，可以在接觸時(shí)輕易的造成對保護(hù)層的穿透性劃傷。上述的磁頭與盤片之間的碰撞會損壞盤片儲存數(shù)據(jù)的磁性物質(zhì)層。一旦磁頭在盤片上拽行，那么就會造成數(shù)據(jù)的永久性丟失。除此之外磁頭最終會因?yàn)槟Σ吝^熱或者撞擊變形造成硬盤無法正常工作。并且損壞的磁頭和盤片劃傷后產(chǎn)生的細(xì)小顆粒會在磁盤繼續(xù)通電運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下對盤片原本完好的區(qū)域造成更多的劃傷。

關(guān)于磁頭物理損壞情況下的數(shù)據(jù)恢復(fù)，現(xiàn)在最好也是可能唯一的解決辦法就是在一個(gè)適當(dāng)?shù)沫h(huán)境（例如無塵室）中打開硬盤盤腔更換損壞的硬盤物理磁頭，同時(shí)清理盤片上附著的細(xì)小顆粒后進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。但是這一方法也不是萬能的，除了更換磁頭的技術(shù)之外，普遍存在的一個(gè)難題就是在盤片上有嚴(yán)重的物理劃傷的情況下，更換硬盤磁頭也無濟(jì)于事，磁頭會立即報(bào)廢，使得該劃傷區(qū)域之后的完好區(qū)域也無法進(jìn)行讀取。原因在于磁頭在經(jīng)過劃傷區(qū)域時(shí)（無論但是硬盤是否正在嘗試讀取該區(qū)域），由于盤片的保護(hù)層缺失，磁頭將無法在該區(qū)域保持懸浮狀態(tài)，從而會再次在與盤片直接接觸的時(shí)候由于過熱，變形或者短路等原因損壞。如何保證磁頭安全通過劃傷區(qū)域成為了是否能夠成功獲取硬盤數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。 

 

 

固態(tài)硬盤簡單些有點(diǎn)象平時(shí)的U盤，只是電路板更復(fù)雜。沒有象機(jī)械硬盤那樣的馬達(dá)及儲存碟盤，而主要以半導(dǎo)體固體作為數(shù)據(jù)儲存介質(zhì)。

由于固態(tài)硬盤的內(nèi)部構(gòu)造與傳統(tǒng)硬盤有很大的區(qū)別，所以兩者在硬件故障的表現(xiàn)形式上也有所不同，固態(tài)硬盤內(nèi)部是一系列較為復(fù)雜的電子元件，其中包括存儲芯片、控制芯片（http://m.xmllh.com/so/catalog/487.html）等，所以最常見的故障首先是電路故障，其次是固件故障。固件故障多表現(xiàn)為主板和系統(tǒng)無法識別硬盤，型號、容量識別錯(cuò)誤或者讀取某個(gè)區(qū)域文件及文件夾時(shí)頻繁死機(jī)等。

主板和系統(tǒng)無法識別硬盤，大多數(shù)是由于固態(tài)硬盤里的電路元件損壞，而型號容量識別錯(cuò)誤則可能是固態(tài)硬盤固件損壞導(dǎo)致的。電路損壞只要更換相應(yīng)的配件即可修復(fù)，而修復(fù)固件故障必須首先有能讀寫固態(tài)硬盤固件的工具和軟件，而后還要有相同版本得完好固件才能修復(fù)，修復(fù)過程是相當(dāng)復(fù)雜的。因此修復(fù)固態(tài)硬盤不單需要經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備，還需要充足的配件和固件程序庫。我公司在固態(tài)硬盤恢復(fù)方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，并且擁有充足的配件以及類型繁多的固件程序版本，所以在恢復(fù)此類故障時(shí)擁有很高的成功率。

固態(tài)硬盤內(nèi)最重要的是控制單元和固態(tài)存儲單元，固態(tài)存儲單元是用來記錄數(shù)據(jù)的，控制單元?jiǎng)t是控制硬盤正常工作的。打開固態(tài)硬盤我們便可以看到電路上多個(gè)FLASH閃存顆粒，這些顆粒就是固態(tài)硬盤的存儲單元，存儲單元有一定使用壽命也就是有擦寫次數(shù)的限制，當(dāng)存儲單元達(dá)到或超過擦寫次數(shù)時(shí)就會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況或出現(xiàn)壞塊，這時(shí)會導(dǎo)致整個(gè)固態(tài)硬盤不能正常工作。例如出現(xiàn)系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)很卡或頻繁死機(jī)。

由于讀取設(shè)備的限制，損壞的存儲單元內(nèi)數(shù)據(jù)恢復(fù)過程既復(fù)雜難度又大，這最終有可能影響恢復(fù)的效果。有些人會問只是一個(gè)存儲單元損壞而已，我用設(shè)備把其他存儲單元讀出來，讀出來的數(shù)據(jù)不是大部分可用的么？但是答案是否定，原因就是FLASH存儲單元采用了損耗均衡的算法，數(shù)據(jù)被分割成很小的數(shù)據(jù)塊，然后根據(jù)存儲塊的損耗程度（即擦寫次數(shù)）進(jìn)行漂移存儲。

為什么要采用耗均衡的算法呢？

我們知道FLASH存儲單元有擦寫次數(shù)限制，特別是MLC存儲單元，它的可擦寫次數(shù)大約為1萬次，SLC是MLC的10倍。但是我們知道硬盤的某些區(qū)域在使用中會被頻繁的擦寫，比如系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)，虛擬內(nèi)存等等，這些區(qū)域的頻繁擦寫會導(dǎo)致FLASH存儲單元的提前損壞，從而導(dǎo)致硬盤報(bào)廢，但是此時(shí)其他區(qū)域的FLASH存儲單元也許只擦寫了幾百次，為了防止這種情況出現(xiàn)，耗均衡的算法便誕生了，這個(gè)算法最早被應(yīng)用于U盤上。

什么是損耗均衡的算法呢？

損耗均衡會按照一定大小將存儲單元?jiǎng)澐譃槿舾蓚€(gè)塊，并為使用中的塊進(jìn)行索引編號，每次擦寫都會更新一個(gè)塊。其核心思想就是將新寫入的數(shù)據(jù)寫進(jìn)寫入次數(shù)較少的塊，將擦寫次數(shù)較多的塊中的數(shù)據(jù)移至擦寫次數(shù)較少的塊。 

以上我們可以看出來固態(tài)硬盤中的數(shù)據(jù)在底層實(shí)際是無序存放，所以就算把其它存儲單元中的數(shù)據(jù)用專業(yè)設(shè)備讀出來也很難將數(shù)據(jù)恢復(fù)出來。將無序的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后輸出則是控制單元的作用，如果控制單元損壞，那么必須用同樣型號的控制單元進(jìn)行更換，如果沒有匹配的控制單元?jiǎng)t數(shù)據(jù)恢復(fù)的難度較大，所以這也是業(yè)界的一大難題。由于不同的廠家不同的型號甚至不同的批次的固態(tài)硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)塊的排序算法都不一樣，因此要花很長時(shí)間去研究數(shù)據(jù)塊排序的算法，然后根據(jù)這個(gè)算法再編寫出相應(yīng)的恢復(fù)軟件。