科普：機械硬碟的資料保護與恢復

你有多大可能遇上這樣的硬碟故障呢？

「硬碟不能強制斷電，不能給電腦強制關機」是許多人小時候學電腦時學到的第一個知識。

在一般人的認知中，強制斷電導致的後果往往是硬碟資料的丟失或者是整個硬碟的損壞。

那麼，強制斷電真的會導致硬碟資料丟失麼？確實有這種可能。

說起硬碟的斷電保護，還要分兩個方面來看，因為現在我們談到的硬碟有兩種，一種是機械硬碟一般用於大容量低效能的儲存需求，另一種則是固態硬碟由於價格較高一般很少當作倉儲盤使用就不多說了

先從機械硬碟說起，機械硬碟的斷電損壞要從其原理說起。

1973年，IBM研製成功了一種新型的硬碟IBM334。這種硬碟擁有幾個同軸的金屬碟片，碟片上塗著磁性材料。它們和可以移動的磁頭共同密封在一個盒子裡面，磁頭能從旋轉的碟片上讀出磁訊號的變化——這就是我們今天使用的硬碟的祖先，IBM把它叫做溫徹斯特硬碟。

目前市面上除了SSD，也就是我們俗稱的固態硬碟之外，大多數的儲存裝置均為溫徹斯特機械硬碟結構。溫徹斯特機械硬碟的工作方式相是一個密閉空間中的留聲機，不同的是磁頭和碟片之間的距離只有 10 奈米，磁頭的運動稍有不慎就會把碟片劃傷。

而斷電顯然包含在「稍有不慎」的這個範圍之內。但為什麼大家平時很少遇到強關電腦之後資料丟失硬碟損壞的情況呢？因為機械硬碟廠商經過幾十年的探索，已經有了一套相對比較成熟的斷電保護方案。

簡單來說，就是在硬盤裡安裝了一塊極小的「電池」，在外部電源斷電的瞬間，機械硬碟會利用這塊電池的電量優先將磁頭挪動到安全區域，避免劃傷碟片。

這樣首先保證了突然斷電不會損壞丟失大量資料，只會丟失斷電是尚未來得及寫入的少部分資料。

當然，磁碟損壞不止意外斷電一種情況，正常老化、距離震動、跌落、外力破壞都可能導致磁碟內部精密構件和碟片的損傷。一旦出現了硬碟損壞無法讀取的情況，也不是沒有救，第一時間首先要做的是停止繼續讀寫硬碟避免加重硬碟的傷情。

然後，就需要專業的資料恢復機構進行「開盤修理」——即把密封的硬碟開啟進行針對性的修理。

一般來說，修理的步驟是這樣的：

第一步，在無塵工作環境蒼下開啟硬碟，更換損壞的磁頭或者硬碟內的其它部件。

第二步，將新更換的部件與原有部件重新組合成硬碟，並除錯對應的韌體。

第三步，磁場克隆，將受損硬碟中的資訊完整的複製到一個沒有受損的新硬碟中，這一部分是整個資料恢復中耗時最長的。根據碟片的受損程度不同，需要幾小時到一個月不等。

第四步，在克隆完成的硬碟中對資料進行重新梳理，提取搶救資料。

你有多大可能遇上這樣的硬碟故障呢？

根據線上備份服務提供商 Backblaze 在 2013 年的一份報告顯示，在他們所購買的 25000 塊機械硬盤裡，5。1% 的硬碟會在 18 個月內出現故障，1。4% 的硬碟會在 18~36 個月內出現故障，3 年之後的故障率會飆升到 11。8%，硬碟在使用 4 年以上仍完好的機率大約在 80%。

而當時機械硬碟的總中位數壽命是 6 年。

為了保證資料的「絕對安全」，像安防這樣重要的應用場景，往往會用磁碟陣列——多塊硬碟同時儲存同一資料——可以顯著提高資料的安全性。

當然，最重要還是要像關愛孩子一樣關愛硬碟，不要虐待它。