硬碟缺陷（故障）的分類
如果經檢測發現某個硬碟不能完全正常工作，則稱這個硬碟是“有缺陷的硬碟”（Defect Hard Disk）。
硬碟常見故障缺陷分為六大類:
①壞磁區（Bad sector），也稱缺陷磁區(Defect sector);
②磁軌伺服缺陷(Track Servo defect);
③磁頭元件缺陷(Heads assembly defect);
④系統資訊錯亂(Service information destruction);
⑤電子線路缺陷(The board of electronics defect);
⑥綜合性能缺陷(Complex reliability defect);
每一類缺陷都有不同的內在原因和不同表現：
1、壞磁區(也稱缺陷磁區)，指不能被正常訪問或不能被正確讀寫的磁區。一般表現為：高級格式化後發現有“壞簇（Bad Clusters）”；用SCANDISK等工具檢查發現有“B”記錄；或用某些檢測工具發現有“磁區錯誤提示”等。
一般每個磁區可以記錄512位元組的資料，如果其中任何一個位元組不正常，該磁區就屬於缺陷磁區。每個磁區除了記錄512位元組的資料外，另外還記錄有一些資訊：標識資訊、校驗碼、位址資訊等，其中任何一部分資訊不正常都導致該磁區缺陷。
多數專業檢測軟體在檢測過程中發現缺陷時，都有類似的錯誤資訊提示，常見的磁區缺陷主要有幾種情況：
①校驗錯誤 （ECC uncorrectable errors，又稱ECC錯誤）。系統每次往磁區中寫資料的同時，都根據這些資料經過一定的演算法運算生成一個校驗碼（ECC = Error Correction Code），並將這個校驗碼記錄在該磁區的資訊區。以後從這個磁區讀取資料時，都會同時讀取其校檢碼，並對資料重新運算以檢查結果是否與校檢碼是否一致。如果一致，則認為這個磁區正常，存放的資料正確有效；如果不一致，則認為該磁區出錯，這就是校驗錯誤。這是硬碟最主要的缺陷類型，導致這種缺陷的原因主要有：磁片表面磁介質損傷；硬碟寫功能不正常；校驗碼的演算法差異。
②IDNF錯誤（sector ID not found），即磁區標識出錯，造成系統在需要讀寫時找不到相應的磁區。造成這個錯誤的原因可能是在系統參數錯亂，導致內部位址轉換錯亂找不到磁區；也有可能是某個磁區記錄的標識資訊出錯導致系統無法正確辨別磁區。
③AMNF錯誤（Address Mark Not Found），即位址資訊出錯。一般是由於某個磁區記錄的位址資訊出錯，系統在對其訪問時發現其位址資訊與系統編排的資訊不一致。
④壞塊標記錯誤（Bad block mark）。某些軟體或病毒程式可以在部分磁區強行寫上壞塊標記，讓系統不使用這些磁區。這種情況嚴格來說不一定是硬碟本身的缺陷，但想清除這些壞塊標記卻不容易。
2、磁軌伺服缺陷：現在的硬碟大多採用嵌入式伺服，硬碟中每個正常的物理磁軌都嵌入有一段或幾段資訊作為伺服資訊，以便磁頭在尋道時能準確定位及辨別正確編號的物理磁軌。如果某個物理磁軌的伺服資訊受損，該物理磁軌就可能無法被訪問到。這就是“磁軌伺服缺陷”。一般表現為，分區過程非正常中斷；格式化過程無法完成；用檢測工具檢測時，中途退出或死機，等等。
3、磁頭元件缺陷：指一個硬碟中磁頭元件的某部分不正常，造成部分或全部物理磁頭無法正常讀寫的情況。包括磁頭磨損、磁頭接觸面髒、磁頭擺臂變形、音圈受損、磁鐵移位等。一般表現為通電後，磁頭動作發出的聲音明顯不正常而無法被系統BIOS檢測到；無法分區格式化；格式化後發現從前到後都分佈有大量的壞簇，等等。
4、系統資訊錯亂： 每個硬碟內部都有一個系統保留區（service area），裏面分成若干模組保存有許多參數和程式。硬碟在通電自檢時，要調用其中大部分程式和參數。如果能讀出那些程式和參數模組，而且校驗正常的話，硬碟就進入準備狀態。如果某些模組讀不出或校驗不正常，則該硬碟就無法進入準備狀態。一般表現為，PC系統的BIOS無法檢測到該硬碟或檢測到該硬碟卻無法對其進行讀寫操作。如某些系列硬碟的通病：Maxtor美鑽二代系列硬碟通電後，磁頭響一聲，馬達停轉；Fujitsu MPG系列在通電後，磁頭正常尋道，系系BIOS卻檢測不到；Quantum 火球系列，系統能正常認出型號，卻不能分區格式化；Western Digital的EB BB系列，能被系統檢測到，卻不能分區格式化，等等。
5、 電子線路缺陷： 指硬碟的電子線路板中部分線路斷路或短路，某些電氣元件或IC晶片損壞等。有部分可以通過觀察線路板發現缺陷所在，有些則要通過儀器測量後才能確認缺陷部位。一般表現為硬碟在通電後不能正常起轉，或者起轉後磁頭尋道不正常，等等。比較常見如：Quantum火球系列的線路板中的TDA5427晶片燒毀；Maxtor的星鑽系列美鑽系列的伺服晶片燒毀，等等。
6、 綜合性能缺陷：有些硬碟在使用過程中部分晶片特性改變；或者有些硬碟受震動後物理結構產生絲微變化（如馬達主軸受傷）；或者有些硬碟在設計存在缺陷……最終導致硬碟穩定性差，或部分性能達不到標準要求。一般表現為，工作時噪音明顯增大；讀寫速度明顯太慢；同一系列的硬碟大量出現類似故障；某種故障時有時無，等等。
廠家處理硬碟缺陷的方式
用戶在新購買硬碟時，一般都通過各種工具檢測硬碟沒有缺陷才會購買。而且，在質保期內可以找銷售商退回廠家修理。那麼，廠家如何保證新硬碟不會被檢測到缺陷呢？返修的硬碟又如何處理缺陷呢？那麼，我們就先來認識硬碟工廠的一些基本處理流程：
1、 在生產線上裝配硬碟的硬體部分。用特別設備往碟片寫入伺服信號（Servo write）。
2、 將硬碟的系統保留區（service area）格式化，並向系統保留區寫入程式模組和參數模組。系統保留區一般位於硬碟0物理面的最前面幾十個物理磁軌。寫入的程式模組一般用於硬碟內部管理，如低級格式化程式、加密解密程式、自監控程序、自動修復程式等等。寫入的參數多達近百項：如型號、系列號、容量、口令、生產廠家與生產日期、配件類型、區域分配表、缺陷表、出錯記錄、使用時間記錄、S.M.A.R.T表等等，資料量從幾百KB到幾MB不等。有時參數一經寫入就不再改變，如型號、系列號、生產時間等；而有些參數則可以在使用過程由內部管理程式自動修改，如出錯記錄、使用時間記錄、S.M.A.R.T記錄等。也有些專業的維修人員可以借助于專業的工具軟體，隨意讀、改、寫硬碟中的程式模組和參數模組。
3、 將所使用的碟片表面按物理位址全面掃描，檢查出所有的缺陷磁軌和缺陷磁區，並將這些缺陷磁軌和缺陷磁區按實際物理位址記錄在永久缺陷列表（P-list, Permanent defect list）中。這個掃描過程非常嚴格，能把不穩定不可靠的磁軌和磁區也檢查出來，視同缺陷一併處理。現在的硬碟密度極高，碟片生產過程再精密也很難完會避免有缺陷磁軌或缺陷磁區。一般新硬碟的P-list中都有少則數十多則上萬個缺陷記錄。P-list是保留在系統保留區中，一般用戶是無法查看或修改的。有些專業的維修人員借助于專業的工具軟體，可以查看或修改大部分硬碟中的P-list。
4、 系統調用內部低級格式化程式，根據相應的內部參數進行內部低級格式化。在內部低級格式化過程中，對所有的磁軌和磁區進行編號、資訊重寫、清零等工作。在編號時，採用跳過（skipped）的方法忽略掉記錄在P-list中的缺陷磁軌和缺陷磁區，保證以後用戶不必也不能使用到那些缺陷磁軌和缺陷磁區。因此，新硬碟在出售時是無法被檢測到缺陷的。
如果是返修的硬碟，一般就在廠家特定的維修部門進行檢測維修。
硬碟缺陷的處理
如果不在硬碟工廠中，對普通用戶或維修人員來說，又如何處理硬碟的缺陷呢？ 前面我們把硬碟的缺陷分為六大類，不同類型的缺陷用不同的處理方法。
1、對於綜合性能缺陷，一般涉及到穩定性問題，用戶隨時有丟失資料的危險，可以說是“用之擔驚，棄之可惜”。維修人員很難從根本上解決其問題，建議用戶還是趁早更換硬碟。
2、對於磁頭元件缺陷，解決辦法是更換磁頭元件，對設備及環境要求較高，維修成本也很高。除非是要求恢復其中的資料，否則不值得進行修復。有條件的維修公司可以在百級淨化室中更換硬碟的磁頭元件，對資料進行拯救。
3、對於線路缺陷，一般要求維修人員有電子線路基礎，要有測試線路的經驗和焊接晶片的設備，當然還要有必需的配件以備更改。目前許多專業維修硬碟的公司都有條件解決這類缺陷。對普通用戶而言，最簡單的判別和解決辦法是找一個相同的正常線路板換上試試。
4、對於系統資訊錯亂，需要有專業的工具軟體才能解決。首先要找個與待修硬碟參數完全相同的正常硬碟，讀出其內部所有模組並保存下來；檢查待修硬碟的系統結構，查到出錯的模組，並將出錯的模組重新寫入。筆者用這個方法成功地修復了數以千計有這種缺陷類型的硬碟，而且一般不會破壞原有資料。 要想寫某系列硬碟的系統資訊，相應的工具軟體必須有嚴格針對性：該硬碟的CPU專用指令集；該硬碟的Firmware結構；內部管理程式和參數模組結構。一般只有硬碟廠家才能編寫這樣的專業工具軟體，而且視為絕密技術，不向外界提供。但也有一些專業的硬碟研究所研究開發類似的專業工具軟體，一般要價很高而且很難買到。
5、對於伺服缺陷，也要借助於專業工具。相應的專業工具可以通過重寫來糾正伺服資訊，解決部分磁軌伺服缺陷。如果有部分無法糾正，則要對碟片進行物理磁軌掃描找出有伺服缺陷的磁軌，添加到P-list（或另外的專門磁軌缺陷列表）中。然後，運行硬碟內部的低級格式化程式。這段程式能自動根據需要調用相關的參數模組，自動完成硬碟的低格過程，不需要PC系統的干預；
壞磁區是最常見的缺陷類型，下面筆者著重論述。
壞磁區的修復原理
現在大容量的硬碟出現一個壞磁區的概率實在很大，硬碟出現少量壞磁區往往是病毒作怪或某些軟體造成的，不是真正的壞磁區，只要運行硬碟廠家提供的某些軟體，就可以糾正了。到底是什麼回事呢？ 從前面對壞磁區的說明來看，壞磁區有多種可能的原因，修復的方法也有幾種：
1、 通過重寫校驗碼、標識資訊等可以糾正一部分壞磁區。現在硬碟廠家都公開提供有一些基本的硬碟維護工具，如各種版本的DM、 POWERMAX、 DLGDIAG等，其中都包括有這樣的功能項：Zero fill（零填充） 或 Low level format（低級格式化）。進行這兩項功能都會對硬碟的資料進行清零，並重寫每個磁區的校驗碼和標識資訊。如果不是磁片表面介質損傷的話，大部分的壞磁區可以糾正為正常狀態。這就是常聽說的：“邏輯壞磁區可以修復”的道理。
2、 調用自動修復機制替換壞磁區。為了減少硬碟返修的概率，硬碟廠商在硬碟內部設計了一個自動修復機制(Automatic Reallcation或 Automatic Reassign)。現在生產的硬碟都有這樣的功能：在對硬碟的讀寫過程中，如果發現一個壞磁區，則由內部管理程式自動分配一個備用磁區來替換該磁區，並將該磁區物理位置及其替換情況記錄在G-list（增長缺陷表，Grown defects list) 中。這樣一來，少量的壞磁區有可能在使用過程中被自動替換掉了，對用戶的使用沒有太大的影響。 也有一些硬碟自動修復機制的激發條件要嚴格一些，需要運行某些軟體來檢測判斷壞磁區，併發相應指令激發自動修復功能。比如常用的Lformat（低格）, DM中的Zero fill，Norton中的Wipeinfo和校正工具，西數工具包中的wddiag， IBM的DFT中的Erase，還有一些半專業工具如：HDDspeed、 MHDD、 HDDL、 HDDutility等（大家可以上網搜索自由下載）。 這些工具之所以能在運行過後消除了一些壞磁區，很重要的原因就是這些工具可以在檢測到壞磁區時激發自動修復機制。 如果讀者能查看G-list就知道，這些“修復工具”運行前後，G-list記錄有可能增加一定數量。如：用HDDspeed可以查看所有Quantum Fireball系列的P-list和G-list； MHDD可以查看IBM和Fujitsu的P-list和G-list。
當然，G-list的記錄不會無限制，所有的硬碟都會限定在一定數量範圍內。如火球系列限度是500，美鑽二代的限度是636，西數BB的限度是508，等等。超過限度，自動修復機制就不能再起作用。這就是為何少量的壞磁區可以通過上述工具修復，而壞磁區多了不能通過這些工具修復。
3、用專業軟體將缺陷磁區記錄在P-list中，並進行內部低級格式化。用戶在使用硬碟時，是不能按物理位址模式來訪問硬碟的。而是按邏輯位址模式來訪問。 硬碟在通電自檢時，系統會從系統保留區讀取一些特定參數（與內部低級格式化時調用的參數有密切關係）存在緩衝區裏，用作物理位址與邏輯位址之間轉換的依據。 有些專業軟體可以將檢測到的壞磁區的邏輯位址轉換為對應的物理位址，直接記錄在P-list中，然後調用內部低級格式化程式進行低級格式化。這樣可以不受G-list的限制，能修復大量的壞磁區，達到廠家修復的效果； |
發表於 2008-5-2 17:34
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