HDD - Odzyskiwanie danych

Proces odzyskiwania danych  z dysków, które mają uszkodzenia fizyczne to jedne z najtrudniejszych zadań w kontekście inżynierii Odzyskiwania danych. Również dyski po upadku charakteryzują się często złożonością problemów,

a każdy przypadek jest inny i wymaga indywidualnego podejścia techników. Niektóre uszkodzenia fizyczne są niewidoczne na pierwszy rzut oka, czasem bywają uszkodzenia ledwo dostrzegalne, no i oczywiście są też  uszkodzenia powierzchni widoczne i słyszalne od razu. W tym artykule przyjrzymy się takim usterkom i powiemy jak do nich podchodzą inżynierowie w laboratorium.

Na szczęście fizyczne uszkodzenia dysków twardych nie zdarzają się częściej niż uszkodzenia logiczne. Aczkolwiek, kiedy już przytrafi się takie uszkodzenie mechaniczne, z reguły jest poważne i wtedy bardzo wiele zależy od postępowania użytkownika. Jego zachowanie zaraz po wykryciu awarii często determinuje możliwość odzyskania później, danych. W przypadku takich uszkodzeń każda próba samego tylko podłączenia takiego dysku, może doprowadzić do bezpowrotnej utraty danych. Trzeba tu zaznaczyć, że o ile samo uszkodzenie głowicy praktycznie nie stanowi zagrożenia dla danych użytkownika, to już jej zerwanie często kończy się bezpowrotnym ich zniszczeniem.

Zerwanie się głowicy powoduje, że ramię głowicy wraz z dociskiem traci swe właściwości aerodynamiczne, przestaje się unosić nad talerzem, a docisk głowicy rysuje talerz.

Tutaj ważna jest rola samego użytkownika. Jeżeli dysk zostanie natychmiast wyłączony i ponownie nie uruchamiany, istnieje spore prawdopodobieństwo odzyskania danych, gdyż zarysowania mogą dotyczyć tylko strefy parkingowej, na której nie są przechowywane dane.

Brak reakcji użytkownika na tego typu awarie lub próby samodzielnego Odzyskiwania danych oprogramowaniem, najczęściej prowadzą do zeszlifowania powierzchni talerzy i degradacji płaszczyzny magnetycznej. Nie ma płaszczyzny – nie ma danych

W systemach NAS czy innych kontrolerów RAID przyczyną zapiłowania dysku jest przeważnie brak monitorowania stanu macierzy czy pojedynczych dysków. Aby uniknąć takich uszkodzeń czasem wystarczy ustawić kontrolowanie i raportowanie systemu S.M.A.R.T..  Łatwiej, w ten sposób, wykryć pierwsze problemy z dyskiem i podjąć odpowiednie kroki. Jeżeli macierz dysków lub pojedynczy dysk jest wadliwy. Trzeba go jak najszybciej wymienić, wtedy są największe szanse na zachowanie ciągłości, spójności i integralności danych.

Często zdarza się , że dysk potrafi pracować w miarę normalnie, nie wykazując poważniejszych usterek lub pracować wolniej, zaczynają pojawiać się błędy zapisu i odczytu, ale nic nienormalnego z nim się nie dzieje. Wszystko do momentu wyłączenia. Wtedy dysk już nie chce się uruchomić bowiem uszkodzenia strefy serwisowej są na tyle poważne, że dysk nie może uruchomić swojego firmware - nie zostaje on wówczas, wykryty przez komputer lub zostaje wykryty błędnie. Co wtedy?

Najważniejszym jest wykonanie kopii posektorowej (o ile to możliwe). Jeżeli nośnik ma problemy, kopiowaniem danych, lepiej go powierzyć profesjonalnej firmie.

Podstawowym i niestety, popularnym błędem popełnianym przez użytkowników, nie mających pojęcia o stanie i działaniu dysku, jest uruchomienie programu do „usuwania Bad sektorów”. Programy te nie tylko nie pomogą usunąć Bad sektory i odzyskać dane, ale wręcz odwrotnie.

Programy tego typu nie tylko mogą powodować bezpośrednio zniszczenie dysku przez próby skanowania uszkodzonego fizycznie nośnika. Mogą też ze względu na  sposób działania doprowadzić do katastrofy czyli zatarcia powierzchni z danymi.

Tego typu programy najczęściej nie sprawdzają kondycji dysku i czy dysk jest w ogóle w stanie gotowości – próbują naprawiać nośnik, nawet wtedy gdy nie jest on w stanie pozycjonować głowic.. Silnik dysku pracuje, głowice stukają dotąd, aż się w końcu zerwą i wtedy właśnie jest katastrofa.

Nieco inaczej sytuacja ma się w przypadku macierzy RAID.  Mają one najczęściej zaimplementowany system monitoringu tak, by nawet całkowita awaria pojedynczego dysku twardego, nie była uciążliwa. Tutaj Producenci już na etapie projektowania systemów, biorą pod uwagę uszkodzenia dysków i o ile administracja macierzy będzie należyta, to macierz może pracować latami bez konieczności odzyskiwania danych.

System RAID ma niestety kilka wad, których użytkownicy nie biorą pod uwagę w momencie ich instalacji:

-  Po pierwsze – macierze rzadko są odporne na awarię kilku dysków na raz. Trzeba brać pod uwagę, że są one skonstruowane najczęściej z takich samych dysków i jeżeli awarii uległ jeden z nich, to awarii mogą też ulegać w krótkim czasie, następne.

-  po drugie - Jeżeli bieżąca wymiana uszkodzonych dysków nie zostanie dokonana, to nawet najlepiej zaprojektowany system nie będzie w stanie działać. Jeżeli system RAID informuje o awarii jednego dysku, a powiadomienie zostanie zignorowane, to przy awarii kolejnego macierz może już nie być odporna na uszkodzenia i nie będzie w stanie sobie poradzić z sobie z następnymi usterkami. Po awarii kolejnego dysku system może zatrzymać działanie macierzy, a przy braku dalszej reakcji, do utraty danych. Nie podjęcie działań w przypadku awarii dysku może doprowadzić do zeszlifowania powierzchni danych, a macierz RAID może być wtedy nie do odtworzenia (np. jeżeli dwa dyski z pięciu dysków w macierzy ulegną poważnym fizycznym uszkodzeniom. )

-  po trzecie – jakiekolwiek zakłócenie integralności danych lub ich usunięcie, zostanie natychmiast przeniesione na pozostałe dyski macierzy.

-  po czwarte – macierz nie jest żadnym backupem danych.

Z powyższego wynika, że serwerowe dyski twarde używane w macierzach ulegają takim samym awariom jak wszystkie inne dyski twarde, a RAID nie jest zabezpieczeniem danych.

Najczęstsze przyczyny utraty danych z macierzy:

-  Niewłaściwa administracja – nawet w przypadku macierzy RAID 1/5/6/10/50, które są w stanie pracować po awarii jednego z dysków twardych, brak właściwej administracji i wymiany uszkodzonego dysku oraz odbudowy macierzy prowadzi do utraty danych, zaraz gdy uszkodzeniu ulegnie kolejny nośnik.

-  nieumiejętne próby odtworzenia RAIDu w przypadku awarii dysku

-  Jeżeli awarii ulegnie dysk niezbędny do funkcjonowania macierzy. Np. RAID 0

Odzyskiwanie danych z macierzy jest bardziej skomplikowane niż w przypadku pojedynczego dysku ze względu na to, że dane zapisywane są na dyskach wg pewnego algorytmu. Zapis taki odbywa się w blokach z przeplotem na wszystkich dyskach po trochu (oprócz RAID1). Przeplot ten zależy od algorytmu i poziomu macierzy. Bloki te nazywane są strip. Rozmiar takiego bloku jest definiowany podczas konfiguracji macierzy i może mieć od kilku kilobajtów do kilkunastu megabajtów.

Jednym z głównych utrudnień w odzyskiwaniu danych z macierzy jest właśnie nieciągłe ich rozmieszczenie na poszczególnych dyskach. W przypadku bardzo złożonych macierzy (np. RAID50) z kilku, kilkunastu lub więcej dysków twardych, analiza struktury macierzy może być często najbardziej pracochłonną częścią procesu odzyskiwania danych. Trzeba bowiem odzyskać uszkodzone dyski i za pomocą odwróconego algorytmu odbudować strukturę macierzy. Dopiero wtedy można spróbować odtworzyć dane użytkownika.