Помоги проекту - поделись книгой:
□ шпиндельный двигатель, вращающий пакет из одного или нескольких магнитных дисков;
□ блок магнитных головок (БМГ), который ранее управлялся шаговым электродвигателем, а теперь работает под управлением устройства, известного как "звуковая катушка" (voice coil);
□ предусилитель-коммутатор чтения/записи, смонтированный в микросхеме, расположенной либо непосредственно на БМГ, либо на отдельной плате рядом с ней. В последнем случае замена коммутатора возможна без съема БМГ, что существенно упрощает его ремонт.
Рис. 4.1. Блок-схема типичного жесткого диска
Плата электроники содержит:
□ контроллер шпиндельного двигателя и звуковой катушки, управляющий вращением пакета дисков и позиционированием головок;
□ канал чтения/записи;
□ микроконтроллер, являющийся, по сути, "сердцем" винчестера;
□ контроллер диска, отвечающий за обслуживание интерфейса ATA.
Принципы ремонта жестких дисков
Древние жесткие диски стоили дорого, использовали целую россыпь микросхем с низкой степенью интеграции и серийные комплектующие, над которыми еще имело смысл подолгу зависать с осциллографом, выискивая неисправный элемент. Но затем степень интеграции начала стремительно нарастать, производители перешли на заказные чипы, а цены на винчестеры упали. Ремонтировать электронику стало не только сложно, но еще и нерентабельно.
Основным способом возвращения работоспособности жесткому диску стала замена всей платы контроллера целиком. Для этой цели берется диск идентичной модели (донор), и плата переставляется на гермоблок с восстанавливаемыми данными (акцептор). Исключение составляет мелкий ремонт, наподобие замены перегоревшего предохранителя или транзистора, который можно выполнить непосредственно на теле "пациента".
Возникает вопрос — если ремонтники уже давно ничего не ремонтируют, а только тасуют платы, зачем же к ним обращаться и платить деньги, когда эту операцию можно проделать и самостоятельно? Однако в данном случае проще сказать, чем реально сделать.
Во-первых, необходимо найти подходящего донора. У разных моделей винчестеров совместимость плат электроники существенно различна. Некоторые из них требуют совпадения всех цифр в номере модели, а некоторые соглашаются работать и с "родственным" контроллером. Есть и такие модели, которые могут не работать даже при полном совпадении всех букв и цифр, и тогда приходится перебирать одного донора за другим в надежде найти подходящий. Особенности поведения каждой модели можно почерпнуть из документации, прилагаемой к PC-3000, или найти в Интернете. Поиски доноров серьезно осложняются тем, что период производства большинства винчестеров намного меньше их среднего срока существования. Компьютерные магазины постоянно обновляют свой ассортимент, и приобрести модель, аналогичную той, что вы купили несколько лет назад, скорее всего, не удастся. Остаются радиорынки и фирмы, торгующие подержанными комплектующими, но и здесь выбор невелик.
"Неродной" контроллер может повредить микросхему коммутатора/предусилителя, расположенную внутри гермоблока, и разрушить служебную информацию, что существенно затруднит дальнейший ремонт. Никогда не переставляйте платы, если у вас есть хотя бы тень сомнения в их совместимости!
Во-вторых, помимо электроники, на плате контроллера имеется микросхема ПЗУ, в которой могут быть записаны индивидуальные настройки. В этом случае с чужой платой винчестер работать просто не будет! Тут есть два пути. Если акцептор еще подает признаки жизни, с него считывается оригинальная прошивка, которая затем записывается на плату донора. Если этот вариант не срабатывает, приходится перепаивать непосредственно само ПЗУ.
В-третьих, даже если винчестер "заведется" с чужой платой, последовательность нумерации секторов может оказаться нарушена, и файловая система превратится в мусор. Если это случится, разгребать этот мусор придется вручную или с помощью специализированных программных комплексов. Лучшим среди этих комплексов является Data Extractor, входящий в комплект PC-3000, но также способный работать и отдельно от него со штатным контроллером IDE.
Вообще говоря, никаких экстраординарных способностей для ремонта не требуется, и он вполне по силам мастерам средней руки. Отказ электроники — это еще полбеды. Гораздо хуже, если испорчена часть служебной информации, записанной на магнитных пластинах (эта тема будет освещена более подробно далее в этой главе). Это может произойти по разным причинам, наиболее распространенными среди которых являются: ошибки в прошивке, сбои питания, отказ электроники, вибрация/удары, деформация гермоблока. При этом жесткий диск не инициализируется или выдает сообщение об ошибке в ответ на любую команду. Некоторые винчестеры автоматически переходят в технологический режим, предназначенный для записи служебной информации, которая может быть передана либо через стандартный интерфейс ATA, либо через COM-терминал.
В состав PC-3000 входит большая коллекция разнообразных служебных модулей для популярных моделей жестких дисков, а всем зарегистрированным пользователем предоставляется бесплатный доступ к FTP-серверу, на котором можно найти практически все, что угодно. Как вариант, можно воспользоваться специализированными утилитами, распространяемыми производителями винчестера, выбрав режим обновления прошивки. Важно отметить, что при этом обновляются далеко не все модули; более того, далеко не для всех моделей такие утилиты существуют. К тому же, этот способ восстановления бесполезен, если в служебной зоне имеются физические дефекты или если накопитель "зависает" еще на старте, отказываясь входить в технологический режим. На этот случай существует метод горячей замены (hot-swap). В этой процедуре также участвуют два накопителя — донор и акцептор, но трансплантация осуществляется на лету. Акцептор обесточивается, с него снимается плата электроники, обнажая гермоблок. Донор подключается к шлейфу IDE, на него подается питание, затем, после завершения процесса инициализации и выдачи сигнала готовности, отдается команда ATA Sleep (95h), останавливающая шпиндельный двигатель. Все остальные узлы остаются под напряжением. Контроллер аккуратно свинчивается и переставляется на гермоблок акцептора. Затем ему подается любая команда для пробуждения (например, команда чтения сектора). Поскольку контроллер уже был проинициализирован, обращения к служебной зоне не происходит, и с диска удается считать всю уцелевшую информацию.
При использовании штатного контроллера IDE необходимо заблаговременно отключить S.M.A.R.T, в настройках BIOS Setup, иначе винчестер будет производить запись протокола S.M.A.R.T, в служебную зону.
Требования к совместимости плат электроники — те же самые, что и в случае простой перестановки контроллера. В принципе, нет необходимости переставлять плату донора на акцептор. Можно взять плату акцептора, проинициализировать ее на гермоблоке донора, а затем вернуть обратно. Такой способ даже более предпочтителен, поскольку в этом случае акцептор будет работать со "своим" ПЗУ.
Ряд неисправностей требует вскрытия гермоблока и ювелирного мастерства рук. Первое место по частоте отказов занимает выход из строя одной или нескольких магнитных головок (рис. 4.2). Причиной может быть и заводской брак, и пробой электроники, и механическое воздействие (например, удар). Если головка остается физически неповрежденной, то одна из поверхностей перестает читаться, и тогда через каждые
Рис. 4.2. Блок магнитных головок с микросхемой коммутатора/предусилителя
Нам потребуется донор близкой модели. Точное совпадение всех цифр модели уже не обязательно, главное — чтобы БМГ был аналогичного типа. Некоторые диски паркуют головки за пределами внешней кромки магнитных пластин, некоторые — в специальной зоне близ центра шпинделя. Последний случай наиболее сложен. Ведь чтобы снять головки, их нужно протащить через всю поверхность, а допускать контакт головки с поверхностью нельзя, иначе магнитное покрытие будет разрушено!
Вооружившись тонкой полоской выгнутого и обезжиренного пластика, аккуратно заводим ее под каждую головку, так, чтобы пластик приподнимал головку над поверхностью, но сам ее не касался, и выводим головки за пределы внешний кромки. Чтобы головки не соприкасались и не царапали друг друга, между ними вставляется полоска полиэтилена, которую можно вырезать из антистатической упаковки жесткого диска (рис. 4.3). Заменяется только БМГ. "Родной" магнит звуковой катушки акцептора остается на месте. В зону парковки магнитные головки заводятся аналогичным образом, но в обратной последовательности. Остается лишь закрутить винт оси позиционера и надеть крышку на гермоблок. При включении винчестера практически наверняка раздастся жуткий звук, а скорость чтения упадет в десятки раз. Это — следствие работы с чужим БМГ, на "неродных" адаптивах. Подтягивая винты крышки, можно до некоторой степени выровнять график чтения. Долго в таком состоянии жесткий диск работать не может, поэтому необходимо как можно скорее приступать к вычитыванию поверхности, начиная с наиболее ценных данных. Более подробную информацию на эту тему можно найти в статье Сергея Казанского "Как я переставлял блок головок на Fujitsu MPG3409AH, чтобы спасти информацию. (Записки сумасшедшего ремонтника)": http://onehalf.pisem.net/stat/heads.html.
Рис. 4.3. Инструмент для перемещения БМГ, изготавливаемый из узкой полоски пластика (1), обжимаемого на разогретом металлическом стержне (2)
Некоторые жесткие диски содержат только одну магнитную головку, в случае отказа которой выгоднее переставлять саму пластину, как показано в уже упомянутом видеоматериале Сергея Яценко: http://pc3k.rsu.ru/video/video03_N40P_disk_swap.avi.
Также приходится сталкиваться и с "залипанием" магнитных головок, в прямом смысле слова прилипших к поверхности за счет сил межмолекулярного притяжения. Некоторые источники рекомендуют в этом случае просто крутануть диск в горизонтальном направлении, но польза от этого действия очень сомнительна, а вот вред оно может нанести немалый и зачастую непоправимый (например, повредить подвески головки с последующим фрезерованием магнитной поверхности). В этом случае лучше разобрать гермоблок и аккуратно приподнять головки с помощью уже знакомого нам куска изогнутого пластика, вернув их в зону парковки. Подробности — в статье Сергея Яценко: "Восстановление гермоблока IBM DJNA371350 после падения": http://www.acelab.ru/pcTechSupport/DOSvers/MFGFeature//IBM/VGPP.html (к сожалению, доступной только для зарегистрированных пользователей PC-3000).
Кроме того, встречаются случаи повреждения коммутатора/предусилителя или обрыва гибкого шлейфа. Если коммутатор/предусилитель расположен непосредственно на БМГ (особенно в микросхеме бескорпусного исполнения), то весь БМГ заменяется целиком по вышеописанной методике.
Звуковая катушка, в силу своей конструктивной простоты, не отказывает практически никогда (там просто нечему ломаться), но вот выводные провода обломаться могут. К счастью, их легко припаять.
Шпиндельный двигатель очень надежен и перегорает/замыкает обмотки только в исключительных случаях. Однако заклинивание гидродинамического подшипника — вполне распространенное явление. Если это происходит, то подшипник приходится расклинивать по методике, описанной в статье http://www.acelab.ru/pcTechSupport/DOSvers/TechDoc/Barracuda4.html (к сожалению, доступной только для зарегистрированных пользователей PC-3000).
Прошивка и адаптивы жесткого диска
Электроника диска — это только скелет. Без управляющих микропрограмм она работать не будет! Первые модели винчестеров хранили микропрограммы в ПЗУ, что создавало неудобства и накладывало определенные ограничения. Теперь же для этой цели используется сам жесткий диск! Разработчик резервирует некоторый объем дискового пространства и размещает в нем весь необходимый код и все необходимые данные. Эта информация организована в виде модулей (слабое подобие файловой системы) и управляется специализированной операционной системой. В ПЗУ остается лишь базовый код, своеобразный "фундамент" винчестера. Некоторые производители пошли еще дальше, убрав из ПЗУ все, кроме первичного загрузчика.
Само ПЗУ может быть расположено как внутри микроконтроллера, так и на отдельной микросхеме. Практически все винчестеры имеют микросхему FLASH-ROM, но не на всех моделях она распаяна. Если микросхема FLASH-ROM установлена, то микроконтроллер считывает прошивку из нее, если нет — обращается к своему внутреннему ПЗУ.
Часть модулей (и информации, находящейся в ПЗУ) одинакова для всей серии винчестеров. К ней, в первую очередь, относится совокупность управляющих микропрограмм. Эти модули полностью взаимозаменяемы, и один диск свободно может работать с модулем другого без каких-либо последствий.
Часть модулей (реже — информации из ПЗУ) готовится отдельно для каждой партии. Например, паспорт диска, описывающий его конфигурацию, указывает количество головок, физических секторов и цилиндров. В процессе инициализации микропроцессор опрашивает коммутатор и перечисляет головки. Если их количество не совпадает с указанным в паспорте, винчестер может "забастовать" и отказаться инициализироваться. Зачастую производители отключают некоторые головки из-за дефектов поверхности, неисправностей самых головок, или же по маркетинговым соображениям. Как следствие — образуются внешне очень похожие модели-близнецы, для которых непосредственная перестановка плат все же невозможна. В этом случае паспорт приходится корректировать, для чего опять-таки понадобится PC-3000. Однако, в принципе, подобрать донора с идентичным паспортом вполне возможно и без коррекции.
Основным источником неприятностей при ремонте являются модули (и, довольно часто, информация, прошитая в ПЗУ), которые уникальны для каждого экземпляра винчестера и настраиваются строго индивидуально. В частности, каждый жесткий диск имеет, как минимум, два списка дефектов — первичный список, или P-list (Primary list) и растущий список, или G-list (Growing list). В P-list заносятся номера дефектных секторов, обнаруженные еще на стадии заводского тестирования, a G-list формируется самим жестким диском в процессе его эксплуатации. Если запись в сектор происходит с ошибкой, сбойный сектор переназначается другим сектором, взятым из резервной области. Некоторые жесткие диски поддерживают список "подозрительных секторов": если сектор начинает читаться не с первого раза, он замещается, а информация о замещении сохраняется либо в отдельном списке, либо в G-list.
Все эти процессы протекают скрытно от пользователя. Специальный модуль, называемый транслятором, переводит физические адреса в номера логических блоков или виртуальные номера CHS (цилиндр-головка-сектор), и внешне нумерация секторов не нарушается. Все работает нормально до тех пор, пока P- или G-списки не оказываются разрушенными, или пока на гермоблок не устанавливается плата с чужими настройками. Если P/G-списки хранятся во FLASH-ROM (а часто так и бывает), файловая система оказывается полностью неработоспособной, ведь трансляция адресов нарушена! При этом, хотя на секторном уровне все читается нормально, становится совершенно непонятно, какой сектор какому файлу принадлежит.
К счастью, восстановить транслятор довольно просто, поскольку практически все файловые структуры (да и сами файлы) имеют характерные последовательности байт (сигнатуры). Для начала нужно очистить таблицы транслятора (сгенерировать пустые P/G-списки), в противном случае сектора, помеченные у донора как замещенные, не смогут быть прочитаны на акцепторе. Различные винчестеры имеют различное число замещенных секторов. В некоторых винчестерах замещенных секторов может не быть вообще, в то время как на других их количество может доходить до нескольких тысяч. Формат P/G-списков варьируется от одной модели к другой, и для работы с ним лучше всего применять PC-3000. В экстренных случаях, если в вашем распоряжении нет PC-3000, можно применить утилиты от производителей винчестера и дать команду ATA unassign.
Затем необходимо просканировать весь диск на предмет поиска характерных сигнатур и занести их "физические" адреса в список. Естественно, эти адреса не являются "физическими" в подлинном смысле этого слова. На самом деле они представляют собой логические адреса без переназначенных секторов.
На данном этапе, исследуя служебные структуры файловой системы (каталоги, MFT), мы определяем номера кластеров подчиненных структур. Переводим кластеры в сектора и создаем еще один список. В результате будет получено два списка, между которыми прослеживается четкая корреляция. Первый список как бы "растягивается" вдоль второго. Иными словами, каждый переназначенный сектор увеличивает расхождение между последующими "физическими" и логическими адресами на единицу. Проделав необходимые математические вычисления, можно рассчитать необходимую поправку и частично восстановить транслятор. Слово "частично" используется потому, что целевые адреса замещенных секторов остаются неизвестными, а это значит, что в восстанавливаемых данных образуются "дыры". Тем не менее, большая часть информации все же будет возвращена из небытия. Аппаратно-программный комплекс PC-3000 автоматически восстанавливает транслятор, используя довольно продвинутые алгоритмы, которые постоянно совершенствуются. Кстати, при желании утилиту для восстановления транслятора можно написать и самостоятельно, но для этого нужно быть настоящим профессионалом.
К сожалению, ни PC-3000, ни другие аппаратно-программные комплексы не всемогущи. Например, ни один из них не способен восстанавливать адаптивы. Адаптивы начали доминировать сравнительно недавно. До этого индивидуальные настройки диска сводились к высокоуровневым наслоениям, никак не препятствующим чтению информации на физическом уровне. Перестановка плат могла привести к невозможности работы с диском средствами операционной системы, но данные всегда было можно прочитать посекторно стандартными командами ATA или, на худой конец, на уровне физических адресов в технологическом режиме.
Но плотность информации неуклонно росла, нормативы допусков ужесточались, а это значит, что усложнялся и дорожал производственный цикл. В промышленных условиях невозможно изготовить два абсолютно одинаковых жестких диска. Справиться с неоднородностью магнитного покрытия, влекущего за собой непостоянство параметров сигнала головки в зависимости от угла поворота позиционера, чрезвычайно сложно. Таким образом, производитель должен выбрать один из перечисленных ниже путей.
1. Уменьшить плотность информации до той степени, при которой рассогласованиями можно пренебречь. Однако в этом случае для достижения той же емкости придется устанавливать в диск больше пластин, что удорожает конструкцию и вызывает новые проблемы.
2. Улучшить качество производства. Это хороший вариант, но при современном уровне развития науки, технологий и экономики он настолько нереален, что даже не обсуждается.
3. Индивидуально калибровать каждый жесткий диск, записывая на него так называемые адаптивные настройки. Именно этот вариант и был выбран производителями, что и привело к появлению адаптивов.
Состав и формат адаптивов меняется от модели к модели. В грубом приближении, в состав адаптивов входят: ток записи, усиление канала, профиль эквалайзера, напряжение смещения для каждой головки, таблица коррекции параметров каждой головки для каждой зоны и т.д., и т.п. Без своих "родных" адаптивов жесткий диск просто не будет работать! Даже если произойдет чудо, и "чужие" адаптивы все-таки подойдут (а чудес, как известно, не бывает), то информация будет считываться крайне медленно и с большим количеством ошибок. Подобрать адаптивы нереально, рассчитать их в "домашних" условиях — тоже. Но ведь как-то же эти адаптивы возникают? Чисто теоретически для заполнения таблицы адаптивов не нужно ничего, кроме самого винчестера, и некоторые модели жестких дисков даже содержат в прошивке специальную программу Self Scan, как раз и предназначенную для этих целей. Да, она действительно рассчитывает адаптивы, но… при этом уничтожает всю содержащуюся на жестком диске информацию, что делает ее непригодной для наших целей.
Адаптивы могут храниться как на самом диске в служебной зоне (и тогда смена плат проходит на ура, но не работает hot-swap), либо в микросхеме FLASH-ROM, которую перед заменой плат следует перепаять. Диски без адаптивов встречаются все реже и реже, можно сказать, что практически вообще не встречаются.
Часть II
Автоматическое и ручное восстановление данных с жестких дисков
Глава 5
Основные концепции ручного восстановления данных
Долгое время главным козырем противников NTFS был следующий аргумент — чем вы будете ее восстанавливать в случае, если она окажется поврежденной? А ведь повреждения файловой системы возникают достаточно часто! При всей своей надежности файловая система NTFS не застрахована от потрясений. Ошибки оператора, вирусы, сбои питания, зависания ОС, дефекты поверхности, отказ электроники — любой из этих факторов может стать причиной повреждения, а то и разрушения файловой системы. С каждым днем человечество все сильнее и сильнее зависит от компьютеров, объемы жестких дисков стремительно растут, а с ними растет и ценность содержащихся на них данных, потеря которых зачастую невосполнима.
Спрос рождает предложение, и на рынке информационных услуг постоянно появляются фирмы, специализирующиеся на восстановлении данных. К сожалению, действительно квалифицированных специалистов можно встретить лишь в некоторых из них. Многие из них лишь создают видимость кипучей деятельности, выставляя астрономические счета при посредственном качестве восстановления. Но время кустарей уже ушло. Рабочая атмосфера изменилась. Хакеры разобрались со строением NTFS и документировали ее ключевые структуры. Начал формироваться достойный инструментарий для ручного восстановления. За минувшее время накопился огромный опыт по борьбе за спасение данных, частью которого я и хочу поделиться с читателями.
Что делать в случае катастрофической потери данных
Прежде всего — не паникуйте! Заниматься восстановлением можно только на трезвую голову. Непродуманные, лихорадочные действия только усугубляют ваше и без того незавидное положение.
Не используйте никаких автоматизированных утилит, если полностью в них не уверены. Последствия такого "лечения" могут быть катастрофическими, а результаты "восстановления" — необратимыми. То же самое относится и к "специалистам", обитающим в фирмах непонятного происхождения и орудующим все теми же автоматизированными утилитами, которыми вы можете воспользоваться и без них. Некоторые пытаются создавать необходимый инструментарий самостоятельно. Чаще всего он оказывается неработоспособным еще с рождения, но зато какая гордость для фирмы! Какое впечатляющее средство демонстрации собственной крутизны! Часто маркетологи этих фирм абсолютно необоснованно заявляют, что разработка их фирмы превосходит все имеющиеся утилиты вместе взятые, как коммерческие, так и условно-бесплатные. Но поверьте, что хорошо известные и давно представленные на рынке утилиты (например, GetDataBack) тоже писали отнюдь не профаны, причем делалось это при непосредственном участии разработчиков оригинального драйвера NTFS, хорошо знающих все его тонкости и особенности поведения. Это лучшее из того, что есть на рынке, и пока еще никому не удалось их превзойти!
Разумеется, в данном случае речь идет лишь об автоматизированном восстановлении.
Ничего не записывайте на восстанавливаемый диск и не позволяйте делать это остальным приложениям! Если вы случайно удалили файл с системного диска, ни в коем случае не выходите из Windows официально предписанным способом. Лучше нажмите кнопку RESET. Почему я даю такую "неправильную" рекомендацию? Она "некорректна" только на первый взгляд, а на самом деле это — самый полезный совет, который только можно дать. Дело в том, что при штатном завершении сеанса система сохраняет на диске текущую конфигурацию, существенно увеличивая риск необратимого затирания удаленного файла.
Не пытайтесь "мучить" сбойные сектора многократными попытками чтения, так как это лишь расширяет дефектную область на соседние сектора и может даже привести к повреждению магнитной головки. Если магнитная головка окажется изуродованной, перестанут читаться даже здоровые сектора. Лучше выполните длинное (long) чтение с диска, предварительно отключив контролирующие коды, тогда контроллер возвратит все, что осталось от сектора (ведь зачастую сбой затрагивает только несколько байт).
Если винчестер издает подозрительные звуки вроде постукивания или скрежета, немедленно отключите питание компьютера (опять-таки, не позволяя системе ничего писать на диск), поскольку винчестер может доломаться окончательно в любой момент, и тогда ему уже никакой электронщик не поможет.
Восстанавливайте диски SCSI (и, в особенности, RAID) только на "родном" контроллере, так как различные контроллеры используют различные схемы трансляции адресов. Если же контроллер отказал, его следует либо отремонтировать, либо заменить абсолютно идентичным. С дисками IDE в этом плане возникает гораздо меньше проблем, так как их контроллеры более или менее стандартизованы. Тем не менее, с дисками большого объема (свыше 528 Мбайт) тоже начинается неразбериха и путаница, ставящая их в зависимость от конкретной BIOS и от выбранного режима работы (NORMAL, LBA или LARGE). Если восстанавливаемый диск работает под управлением нестандартных драйверов, например, Rocket, OnDisk, и т.д., то они должны присутствовать и на загрузочной дискете или загрузочном CD, с которых производится восстановление.
Наконец, если данные восстановить так и не удалось — не расстраивайтесь. Во всех жизненных ситуациях надо видеть и хорошие стороны, даже когда ничего хорошего ожидать не приходится.
Основные сведения о структуре диска
Физически жесткий диск представляет собой запечатанный корпус, содержащий одну или несколько одно- или двусторонних пластин, насаженных на шпиндель. Чтение и запись данных осуществляются блоком магнитных головок, каждая из которых обслуживает одну из поверхностей пластины. Информация хранится на дорожках в форме концентрических колец, называемых
Первой схемой адресации секторов, доставшейся жестким дискам в наследство от дискет, стала так называемая
Диски IDE имеют интегрированный контроллер, поэтому они в наименьшей степени зависимы от внешнего мира и могут свободно переноситься с компьютера на компьютер. Разумеется, такой перенос возможен только при условии корректного поведения BIOS (более подробно эта тема будет рассмотрена далее в этой главе). Некоторые винчестеры поддерживают специальную команду ATA — Initialize device parameters, устанавливающую текущую виртуальную геометрию диска, а точнее — выбранное количество головок и число секторов на дорожку. Количество цилиндров вычисляется контроллером самостоятельно, на основании общего объема диска, который также можно изменять программными средствами (за это отвечает команда ATA SET MAX ADDRESS). Некоторые драйверы и реализации BIOS изменяют геометрию диска, жестко привязывая винчестер к себе. В другом окружении такой диск работать уже не будет, во всяком случае, до установки правильной геометрии.
С устройствами SCSI ситуация обстоит гораздо хуже, и диск соглашается работать только с тем контроллером, под которым он был отформатирован. Различные контроллеры используют различные схемы трансляции. Поэтому подключение диска к несовместимому контроллеру произвольным образом "перемешивает" сектора. Редактор диска с таким винчестером работать еще будет, а вот штатные средства операционной системы и большинство "докторов" — нет.
Продвинутые контроллеры автоматически замещают плохие сектора, либо сохраняя эту информацию в своей энергонезависимой памяти, либо записывая ее в сектора инженерной зоны самого диска. Это еще сильнее привязывает накопитель к его контроллеру, хотя некоторые диски SCSI выполняют переназначение секторов собственными средствами. Выход контроллера SCSI из строя фактически приравнивается к отказу самого диска. Никогда не приобретайте контроллеры SCSI no-name производителей, так как такие фирмы в любой момент могут кануть в лету, и тогда поставки новых контроллеров прекратятся. Контроллеры, интегрированные в материнские платы, вообще никуда не годятся. Они ненадежны и ни с чем не совместимы. Впрочем, разве можно требовать хоть какого-то качества за такие цены? Скупой, как известно, платит дважды!
Сложнее всего обстоят дела с аппаратными реализациями RAID, схема трансляции адресов которых полностью определяется контроллером. Массивы уровня 1, известные как зеркальные наборы (mirror sets), чаще всего используют сквозную (pass-through) трансляцию. Поэтому они без особых проблем могут быть перенесены на любой другой контроллер, или даже подключены в обход него. Массивы остальных уровней, в особенности RAID 3/RAID 5, как правило, оказываются неработоспособными на контроллерах другого типа. Программные реализации RAID, монтируемые Windows NT, хранят информацию о своей геометрии в системном реестре и не могут быть непосредственно перенесены на другие системы. Переустановка Windows NT, как и ее крах, уничтожает программный RAID. К счастью, эта потеря обратима, и впоследствии секреты техники восстановления будут рассмотрены более подробно.
На сегодняшний день схема трансляции CHS признана устаревшей. Так, устройства, придерживающиеся спецификации ATA/ATAPI-6, принятой в июне 2001 года, уже не обязаны ее поддерживать. Тем не менее, она до сих пор встречается во многих служебных структурах операционной системы, в частности, в таблице разделов и загрузочном секторе. Именно поэтому имеет смысл остановиться на этом вопросе поподробнее, тем более что здесь есть о чем поговорить.
На интерфейсном уровне адрес сектора передается, как показано в листинге 5.1.
Листинг 5.1. Интерфейс с диском IDE в режиме CHS
Порт Значение
0172/01F2 Количество секторов
0173/01F3 Номер сектора (биты 0-7)
0174/01F4 Номер цилиндра (биты 0-7)
0175/01F5 Номер цилиндра (биты 8-15)
0176/01F6 Номер головки (биты 0-3), привод на шине (бит 4),
режим CHS/LBA (бит 6)
Сервисные функции BIOS, напротив, адресуют диск несколько иначе, как показано в листинге 5.2.
Листинг 5.2. Интерфейс с прерыванием BIOS INT13h
Регистр Значение
AL Количество секторов для обработки
CH Номер цилиндра (биты 0-7)
CL Номер цилиндра (биты 6-7), номер сектора (биты 0-5)
DH Номер головки
DL Привод на шине | 80h
Таким образом, BIOS отводит на адресацию цилиндров всего 10 бит. Потому максимальное количество цилиндров на диске не превышает 1024, что при четырехбитной адресации головок дает предельно достижимый объем диска в 512×210×26×24 == 536870912 байт или всего 512 Мбайт. Это просто смешно, так как производители винчестеров преодолели этот барьер уже много лет назад. С тех пор в мире операционных систем произошло множество изменений. Старушка MS-DOS ушла в небытие, а пришедшая ей на смену Windows работает с диском через собственный драйвер, и ограничения BIOS ее почти не касаются.
Почему почти? Вспомните, что первичную загрузку операционной системы осуществляет именно BIOS! При этом, если системные компоненты расположены в секторах, находящихся за пределами 1024 сектора, операционная система не загружается! Причем это относится ко всем операционным системам, а не только к критикуемой Windows!
Для преодоления этого ограничения BIOS вводит дополнительный уровень трансляции (режим LARGE), что позволяет увеличить количество головок. К счастью, BIOS выделяет для их адресации не 4 бита, как контроллер диска, а целых 8. Предельно допустимый объем диска теперь составляет 512×210×26×28 = 8589934592 байт или 8 Гбайт. К сожалению, это всего лишь теоретический предел. На практике же большинство реализаций BIOS содержали грубые ошибки, вследствие которых при работе с дисками размером свыше 2 Гбайт они либо банально зависали, либо теряли старшие разряды цилиндра, обращаясь к началу диска и необратимо уничтожая все служебные структуры. До сих пор многие вполне современные реализации BIOS не позволяют адресовать более 64 виртуальных головок, что ограничивает предельно допустимый объем диска все тем же значением, равным 2 Гбайт.
Поэтому при переустановке Windows поверх старой версии на логический диск емкостью свыше 2 Гбайт она может перестать загружаться. Все очень просто! Когда система ставится на только что отформатированный диск, она располагает все свои файлы в самом начале, но по мере заполнения диска область свободного пространства отодвигается все дальше к концу. Отодвинуть файлы первичной загрузки может и дефрагментатор. Тот же результат может быть получен и в результате установки пакета обновления (Service Pack). Иными словами, владельцам больших винчестеров настоятельно рекомендуется разбить его на несколько разделов и установить размер первого (загрузочного) раздела не более, чем в 8 Гбайт, а лучше даже в 2 Гбайт.
Устройства SCSI изначально поддерживают прозрачный механизм логической адресации, или сокращенно LBA (Linear Block Address), последовательно нумерующий все сектора от 0 до последнего сектора диска. В накопителях IDE режим адресации LBA появился, только начиная с ATA-3, но быстро завоевал всеобщее признание. Разрядность адресации определяется устройством. В SCSI она изначально 32-битная, а устройства IDE вплоть до принятия спецификации ATA-6 были ограничены 28 битами, которые распределялись, как показано в листинге 5.3.
Листинг 5.3. Интерфейс с диском IDE в режиме LBA
Порт Значение
0172/01F2 Количество секторов
0173/01F3 Номер сектора (биты 0-7)
0174/01F4 Номер сектора (биты 8-15)
0175/01F5 Номер сектора (биты 16-24)
Поделиться книгой: