Відновлення даних з накопичувачів на основі NAND флеш-пам’яті - ФОТОЗАХІД
Блокнот фотографа: класична фотографія. Цифрове фото. Мобілографія. Гаджети
Головна » техніка » Відновлення даних із накопичувачів на основі NAND флеш-пам'яті
Відновлення даних із накопичувачів на основі NAND флеш-пам'яті
Основні принципи та особливості
Для кожного, хто мав справу з комп'ютерами, очевидно, що жорсткі диски (ЖД) — найцінніша їхня частина. У мільярдах цих енергонезалежних пристроїв з прямим доступом сьогодні зберігаються майже всі дані, створені людством. Незважаючи на розвиток конкуруючих технологій (флеш-пам'ять та ін), магнітний запис утримує лідируючі позиції. Причиною тому піввікові зусилля індустрії і багатомільярдні вкладення, що призвели сучасні залізничні станції до обсягів і швидкостей, що ще недавно здавались фантастичними (1.5 ТБ і 100 МБ/с відповідно; технології RAID збільшують ці цифри ще в кілька разів).
Нам здається, що при відновленні даних найбільший інтерес становлять саме комплексні рішення — поєднання власних аналітичних методів відновлення, що заощаджують час, та гнучкість напівавтоматичних режимів, які допомагають вручну вивчити та оцінити стан накопичувача.
Дивно, але мало хто знає, що практично за будь-якого пошкодження флеш-накопичувача дані можна відновити в більшості випадків! Однак необхідно вибрати правильний алгоритм, недостатньо просто рахувати інформацію з мікросхем пам'яті. Справа в тому, що корисні дані розташовуються в мікросхемах пам'яті не в тому вигляді, в якому вони представлені користувачеві. Складність відновлення полягає у повторенні способу розміщення даних, який був використаний у накопичувачі.
Чому ламаються накопичувачі, чи трохи теорії
Є дваосновних типів пошкоджень флеш-накопичувачів:
Логічний, у якому носій фізично визначається системі при штатному підключенні, але містить ушкодження, що перешкоджають отриманню доступу до даних стандартними засобами операційної системи. В даному випадку для відновлення даних застосовуються всі логічні інструменти, що дозволяють відновлювати логічну структуру файлової системи носія.
Фізичний або пошкодження службових даних — доступ до вмісту мікросхем флеш-пам'яті неможливий. На жаль, переважна більшість випадків ушкодження відноситься саме до такого типу.
Різницю між логічним та фізичним ушкодженням флешки можна описати простим прикладом. При логічному пошкодженні достатньо лише зробити форматування, після чого накопичувач справний, «чистий» і готовий до використання. Якщо фізичне пошкодження, то ваш накопичувач взагалі не визначиться в системі і, відповідно, не зможе бути відформатований.
Наступні 20 КБ інформації спеціально підготовлені для тих, хто хоче дізнатися про ці типи пошкоджень.
Отже, повернемося до логічних ушкоджень.
По-перше, це пошкодження в результаті програмного збою або апаратних особливостей службової області даних, що використовується контролером у роботі механізму трансляції. Виною цьому, перш за все, зношування, що призводить до появи надлишкового числа бітових помилок, які неможливо скоригувати реалізованим алгоритмом ECC. Не менш імовірними є і збої внутрішнього програмного забезпечення.
По-друге, погіршення теплопровідності корпусу флеш-накопичувача призводить до підвищення температури внутрішніх компонентів, що підвищує ймовірність збоїв та виникнення помилок. Повідомлення операційної системи про необхідність відформатуватинакопичувач або пропозиція «Вставити диск» — це наслідки та ознаки подібних помилок. При цьому часто накопичувач як фізичний пристрій у системі визначається ідентифікатором виробника (Vendor ID) та типом пристрою (Device ID), що відповідає встановленому в ньому контролеру.
При виявленні непереборної помилки службової області контролер перестає звертатися до мікросхем пам'яті, повертаючи у відповідь команду читання заздалегідь сформований сектор (найчастіше заповнений нулями). Ще він може «інформувати» про відсутність носія. Подібна тактика пояснюється, головним чином, необхідністю зменшити вплив на мікросхеми пам'яті та не допустити подальшого пошкодження даних. При цьому дані в більшості випадків залишаються повністю коректними і розташовуються в мікросхемах пам'яті, але доступ до них у вигляді штатного інтерфейсу стає неможливим.
До речі, застосування загальнодоступних спеціалізованих утиліт (наприклад, що знаходяться на сайті http://www.flashboot.ru) при пошкодженнях службової інформації іноді дозволяє повернути накопичувачу працездатність, але при цьому дані користувача майже напевно будуть знищені.
Дії, що виконуються стандартними утилітами від виробника, складаються зі стирання всіх мікросхем пам'яті та відновлення формату пошкодженої службової області. Йде переоблік блоків із нестабільним читанням. Очевидно, що збереження даних зони користувача не є пріоритетним при такій операції, і подібна вимога значно ускладнила б утиліту.
Загалом, найбільш надійним методом відновлення даних у подібних випадках є застосування спеціалізованих комплексів, які дозволяють працювати безпосередньо з мікросхемами пам'яті, реалізуючи емуляцію роботи контролера беззастосування штатного, апаратного контролера та інтерфейсу.
Що стосується фізичних, то це пошкодження контролера, плати електроніки та ліній інтерфейсу, що призводять до неможливості функціонування накопичувача як цілісного пристрою. Тут причинами може бути як механічні впливу, і вплив електричних чинників. Наприклад, статичної електрики, неправильної полярності USB роз'ємів ПК, проблем з живленням адаптерів або картоводів. Флеш-накопичувач з такою несправністю при штатному (безпосередньо або через картовод) підключенні не визначається в системі або супроводжується повідомленням системи про «невідомий пристрій». При дії електричних факторів ушкоджується в основному саме контролер та навколишні елементи. Мікросхеми пам'яті, зазвичай, залишаються працездатними. У цьому дані користувача ними повністю зберігаються.
Є ймовірність успішного відновлення роботи накопичувача при заміні МС контролера на свідомо робітник, що повністю збігається або «схожий», але ця ймовірність вкрай мала. Справа в тому, що навіть відносно однакові контролери відрізняються за алгоритмами розподілу даних і алгоритмами ECC, що застосовуються, в результаті чого при заміні можливі ситуації несумісності. При цьому працездатність накопичувача не відновиться, але новий контролер, виявивши невідповідність формату даних на мікросхемах пам'яті, ймовірно, переформатує її «під себе», знищивши дані користувача. Хоча іноді подібна практика має успіх.
Виходить, що за будь-якого типу несправності, якщо дані недоступні, відновлення інформації безпосередньо з мікросхем пам'яті є більш універсальним способом, і має менше ризиків пошкодження даних, ніж будь-який з методів, що працюють через штатний інтерфейс та контролернакопичувача.
Відновлення даних у деталях
Отже, як ми вже сказали, найчастіші причини пошкодження флеш-накопичувачів будь-якого типу – це проблеми електричного та теплового характеру. Статична електрика, некоректне підключення живлення USB-роз'ємів на панелі системного блоку та інші проблеми з живленням спричиняють згоряння контролера накопичувача. Це, природно, унеможливлює будь-який доступ до вмісту мікросхем флешки. Якщо перешкоди харчування короткочасні чи незначні, тоді малоймовірно, що сам контролер вийде з ладу, але він може посприяти збою при модифікації даних на мікросхемах пам'яті. В результаті порушується логіка роботи механізму трансляції, за зовнішніми ознаками це еквівалентно ушкодженню контролера. Враховуючи, що контролер оперує блоками даних мінімальним розміром близько 128К байт, такий короткочасний збій може призвести до стирання основних структур файлової системи. Це, очевидно, унеможливить подальше функціонування накопичувача.
То як же відновити дані? Щоб зробити це безпосередньо з мікросхем пам'яті необхідно виконати ланцюжок трьох послідовних дій:
використовуючи паяльну станцію, випаяти всі мікросхеми пам'яті, присутні у накопичувачі
за допомогою пристрою для читання прочитати вміст всіх мікросхем пам'яті
використовуючи спеціалізоване програмне забезпечення, емулювати роботу штатного контролера флеш-накопичувача і отримати результат - образ диска з даними користувача.
Все це з успіхом акумульовано в програмно-апаратному комплексі PC-3000 Flash, звичайно, крім процедури випоювання мікросхем пам'яті.
Програмне забезпечення цього комплексу дозволяє вирішитинаступні завдання:
усунути перемішування даних, викликане апаратними особливостями накопичувача (контролера) та конфігурації плати електроніки
визначити застосований у контролері алгоритм та його параметри
за необхідності логічно відновити руйнування файлової системи.
У комплексі PC 3000 Flash реалізовано значну кількість автоматичних методів відновлення та методів, що дозволяють виконати окремі дії всього процесу. Серед автоматичних режимів комплексу хочеться виділити режими «Відновлення по контролеру», коли для відновлення даних достатньо лише вказати тип застосованого у флеш-накопичувачі контролера. У цьому випадку всі дії, необхідні для відновлення коректного доступу до даних, будуть виконані автоматично і результатом стане образ диска з відновленими даними. Комплекс включає велику базу даних про мікросхеми флеш-пам'яті для автоматизації процесу зчитування.
Однак автоматичні режими відновлення та аналізу – це не все, на що здатний комплекс. Ще в ньому закладено широкі можливості для індивідуального вивчення завдання відновлення за допомогою різноманітного набору спеціалізованих утиліт. Також до складу PC 3000 Flash входить база даних контролерів, що поповнюється, що дозволяє прискорити процес відновлення інформації за допомогою прямої вказівки типу контролера. Ось тільки деякий список підтримуваних комплексом виробників контролерів:
Цікавою є і статистика відновлення даних при різних типах пошкоджень. Від загального обсягу відновлення інформації на накопичувачах на основі NAND флеш-пам'яті 45% припадає на усунення несправностей логічного характеру, відповідно 55% – фізичного.
Не треба бути великим аналітиком, щобвловити тенденцію постійного зростання кількості мобільних пристроїв. Очевидно, що кількість інформації, довіреної флеш-пам'яті, зростатиме ще швидше. Від збереження даних і, у разі НП, їх оперативного відновлення залежить багато. Саме тому не стоять на місці та технології відновлення даних.