壞道與硬盤的P表和G表

序言

這篇文章是對機械硬盤壞道相關知識的一些介紹,包括爲什麼會產生壞道,什麼是P表和G表,以及它們的工作機制。文章介紹的比較清晰,感覺有所幫助,故將其轉載過來。
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原文

壞道是指硬盤碟片中存在缺陷的區域,在這個區域上,硬盤無法讀取和寫入數據,而已經存儲在這個位置的數據可能由於壞道的存在而損壞。壞道是數據恢復中常見的故障之一,通常可分爲邏輯壞道和物理壞道,邏輯壞道可以通過低級格式化來消除,而物理性壞道是無法通過軟件來解決的。
一、壞道的產生
目前的機械硬盤都採用高密度存儲技術生產,在生產過程中不可避免地會在某些區域上產生缺陷扇區,同時在使用過程中,一些不穩定的扇區也會逐漸老化成爲缺陷扇區,這些先天缺陷和和後天殘疾就是我們所說的壞道,它們會嚴重威脅硬盤數據的安全,爲此,硬盤設計了兩個缺陷列表 P-list(P 表)和 G-list(G 表)來處理這些有缺陷的扇區。P表和G表用於記錄硬盤的缺陷扇區的情況,使硬盤在工作時不會在缺陷扇區中讀寫數據,防止數據損壞。
二、P-List(P 表)
P 表又稱爲永久缺陷列表,用於記錄硬盤生產過程中產生的缺陷。廠家使用專門的測試設備發現的缺陷是磁介質壽命完成之後產生的永久缺陷,只能使用特別的設備來增加它,一般沒有必要去動它。
加入 P 表不會影響硬盤的讀寫性能,這要從硬盤的扇區結構進行分析。因爲硬盤的全部扇區可以劃分爲固件區、工作區和保留扇區,其中固件區和保留扇區普通用戶無法直接進行操作。其實硬盤的實際扇區數比我們看到的硬盤標籤上標定的要大,其中一部份用於存儲硬盤的固件;一部分是用戶存儲數據的區域,即工作區,也就是硬盤標定容量的扇區;剩下的就是保留區,實際上硬盤上並不會物理劃出一個保留區域,只是在工廠生產時標定了全部的有效扇區,而硬盤的容量是小於其實際扇區總數的,在固件裏定義了硬盤的容量,超過硬盤容量的那些扇區我們就稱爲保留扇區。
缺陷扇區被加入 P 表後,硬盤不會再讀寫該扇區,而是將原讀寫該扇區的操作順延到讀寫壞扇區的下一個扇區,該扇區以後的所有扇區的 LBA 值都發生了改變,原來保留扇區的一個扇區成爲了硬盤可訪問的扇區。所以壞道被加入 P 表後,硬盤需要進行一次返廠低格。
三、G-List(G 表)
G 表又稱爲增長缺陷列表,是用於記錄硬盤使用過程中由於磁介質性能變弱而引起的缺陷。這些缺陷可以在格式化的過程中發現,也可以由固件自動格式過程或者 REASSIGNBLOCK 命令做重新分配的過程中發現。也就是說,硬盤在使用時,其實壞道是不定時都在產生的,只是由於 G 表的及時屏蔽,使用戶感覺不到它的存在,只有當壞道產生的數量超過 G 表所能屏蔽的範圍,壞道就能被用戶感知到了。而產生數據恢復需求的硬盤,大多由於 G 表已滿,無法繼續屏蔽造成的。
另外 G 表中還包括 C 表和 D 表,其中 C 表又稱檢查缺陷列表,用於記錄在執行 FormatUnit 格式化命令時,初始化進程之後在數據塊校驗的過程中所檢測出的缺陷數據塊的位置信息,一般也存儲爲 G 表方式。而 D 表又稱數據缺陷列表,用於記錄在執行 FormatUnit 格式化命令前所產生的缺陷位置信息,它可以人爲定義,先定義了這個列表,最後由系統傳送給硬盤的缺陷列表,在格式化的過程中,這些缺陷信息會被加入 G 表。缺陷扇區被加入 G 表後,當硬盤需要讀該扇區時,會被重定位到保留扇區中的一個扇區,硬盤工作區的其它扇區不會受影響。
由於保留扇區在硬盤的內道,讀寫速度慢,同時由於該扇區會導致硬盤的數據存儲從物理上來說不連續了,當磁頭讀取該扇區的數據時需要移動較遠的距離,代替壞扇區後,該 LBA 的讀寫速度會慢一些,所以我們說缺陷扇區加入 G 表後會影響硬盤的讀寫速度。
物理性壞道非邏輯問題,無法通過數據恢復軟件進行恢復和屏蔽,產生壞道的硬盤應及時聯繫專業數據恢復公司進行數據救援,切勿強制拷貝壞道硬盤中的數據,否則磁頭在壞道區域反覆讀取,可能造成壞道區域擴大,甚至造成磁頭損壞而升級爲“開盤數據恢復”。

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