科普：机械硬盘的数据保护与恢复

你有多大可能遇上这样的硬盘故障呢？

「硬盘不能强制断电，不能给电脑强制关机」是许多人小时候学电脑时学到的第一个知识。

在一般人的认知中，强制断电导致的后果往往是硬盘数据的丢失或者是整个硬盘的损坏。

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机械硬盘（光行天下配图，来源于网络）

那么，强制断电真的会导致硬盘数据丢失么？确实有这种可能。

说起硬盘的断电保护，还要分两个方面来看，因为现在我们谈到的硬盘有两种，一种是机械硬盘一般用于大容量低性能的存储需求，另一种则是固态硬盘由于价格较高一般很少当作仓储盘使用就不多说了。

先从机械硬盘说起，机械硬盘的断电损坏要从其原理说起。

1973年，IBM研制成功了一种新型的硬盘IBM334。这种硬盘拥有几个同轴的金属盘片，盘片上涂着磁性材料。它们和可以移动的磁头共同密封在一个盒子里面，磁头能从旋转的盘片上读出磁信号的变化——这就是我们今天使用的硬盘的祖先，IBM把它叫做温彻斯特硬盘。

目前市面上除了SSD，也就是我们俗称的固态硬盘之外，大多数的存储设备均为温彻斯特机械硬盘结构。温彻斯特机械硬盘的工作方式相是一个密闭空间中的留声机，不同的是磁头和碟片之间的距离只有 10 纳米，磁头的运动稍有不慎就会把盘片划伤。

而断电显然包含在「稍有不慎」的这个范围之内。但为什么大家平时很少遇到强关电脑之后数据丢失硬盘损坏的情况呢？因为机械硬盘厂商经过几十年的探索，已经有了一套相对比较成熟的断电保护方案。

简单来说，就是在硬盘里安装了一块极小的「电池」，在外部电源断电的瞬间，机械硬盘会利用这块电池的电量优先将磁头挪动到安全区域，避免划伤碟片。

这样首先保证了突然断电不会损坏丢失大量数据，只会丢失断电是尚未来得及写入的少部分数据。

当然，磁盘损坏不止意外断电一种情况，正常老化、距离震动、跌落、外力破坏都可能导致磁盘内部精密构件和碟片的损伤。一旦出现了硬盘损坏无法读取的情况，也不是没有救，第一时间首先要做的是停止继续读写硬盘避免加重硬盘的伤情。

然后，就需要专业的数据恢复机构进行「开盘修理」——即把密封的硬盘打开进行针对性的修理。

一般来说，修理的步骤是这样的：

第一步，在无尘工作环境苍下打开硬盘，更换损坏的磁头或者硬盘内的其它部件。

第二步，将新更换的部件与原有部件重新组合成硬盘，并调试对应的固件。

第三步，磁场克隆，将受损硬盘中的信息完整的复制到一个没有受损的新硬盘中，这一部分是整个数据恢复中耗时最长的。根据碟片的受损程度不同，需要几小时到一个月不等。

第四步，在克隆完成的硬盘中对数据进行重新梳理，提取抢救数据。

你有多大可能遇上这样的硬盘故障呢？

根据在线备份服务提供商 Backblaze 在 2013 年的一份报告显示，在他们所购买的 25000 块机械硬盘里，5.1% 的硬盘会在 18 个月内出现故障，1.4% 的硬盘会在 18~36 个月内出现故障，3 年之后的故障率会飙升到 11.8%，硬盘在使用 4 年以上仍完好的概率大约在 80%。

而当时机械硬盘的总中位数寿命是6年。

为了保证数据的「绝对安全」，像安防这样重要的应用场景，往往会用磁盘阵列——多块硬盘同时存储同一数据——可以显著提高数据的安全性。

当然，最重要还是要像关爱孩子一样关爱硬盘，不要虐待它。

ttb2016	2017-11-29 14:25
好及时的科普，学习了。

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