核心内容摘要
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传统镜像过程通常需要完整获取从零扇区到最大逻辑块寻址LBA的整个驱动器数据。
然而在许多数据恢复案例中由于时间有限或硬盘严重老化这种方法并不适用。
本文将深入探讨各种选择性镜像技术让镜像过程更高效、更快速并减轻对驱动器的负担。
同时将介绍DeepSpar USB Stabilizer 10Gb这个具有硬件写保护功能的、针对不稳定驱动器的读取工具。
按磁头生成镜像第一种选择性技术是诊断驱动器的每个读写磁头识别有问题的磁头并优先对完好的磁头进行镜像。
随后再处理较弱的磁头和/或存在介质老化的盘片。
对于某些驱动器按磁头生成镜像是访问数据的唯一方法。
磁头切换过程对任何驱动器而言都是最耗资源的操作之一。
当驱动器切换到不同盘片时必须重新获取伺服数据并将磁头重新定位到当前磁道。
如果某个磁头存在读取不稳定问题切换到该磁头的操作可能会导致异常使驱动器无响应甚至开始发出咔哒声。
为克服这些问题您需要按磁头逐个对驱动器进行镜像首先对整个盘片/磁头0镜像然后是磁头
磁头2依此类推直到获取驱动器的完整镜像。
对于老化程度不同的磁头可以采用不同的算法和配置参数进行镜像从而从每个盘片上获取最大量的数据。
总的来说与从 LBA0 到最大 LBA 的线性镜像驱动器需在不同磁头/区域间持续跳转相比逐磁头镜像对驱动器的负担要小得多。
此技术不仅适用于存在一个或多个问题磁头的驱动器也可用于处理任何性质的读取不稳定问题的驱动器。
按磁头镜像甚至能让您从存在一个或多个故障磁头的驱动器中恢复特定文件。
当文件系统的所有元数据和所需文件的碎片都位于完好的磁头上时即可实现此操作。
例如如果驱动器有10个磁头仅有一个坏磁头您仍很有可能恢复至少部分文件而无需更换故障的磁头组件。
此外即使在需要更换磁头组件的情况下先对驱动器的所有完好磁头进行镜像然后更换磁头并从故障磁头获取数据仍是一个好办法。
此技术之所以有用是因为替换用的捐赠磁头可能并非100%兼容其中一些可能无法正常读取。
通常在镜像开始前镜像工具会创建磁头映射图供您在镜像过程中识别哪个扇区属于哪个磁头。
有些工具在镜像时实时生成磁头映射这通常不是一个好主意因为它会减慢镜像过程并且通过持续混合读取命令和磁头映射命令增加了驱动器的磨损。
按介质问题类型生成镜像对于此技术需在初始镜像过程中识别驱动器的故障区域并仅从完好区域检索数据。
这种方法最大限度地降低了驱动器故障的风险加快了镜像过程并且在所需文件的所有碎片都位于完好区域的情况下允许您完全无需处理故障区域即可恢复数据。
通常您可以通过最小化读取扇区超时来识别故障区域如果读取一个数据块耗时过长则通过向驱动器发送软件/硬件/物理层重置来中止读取操作并继续镜像。
您还可以通过更改镜像期间使用的读取块大小来略微调整此过程。
通常块大小应足够小100个扇区或更少因为使用较大的块大小将导致在跳过的块中丢失更多数据。
在初始镜像过程中识别并跳过故障区域后您可以执行进一步的介质诊断。
在此阶段您可以针对特定的介质问题优化镜像算法。
换句话说您现在可以对存在每种类型介质问题的区域应用选择性镜像镜像配置经过微调以处理特定的介质问题例如处理时间过长的扇区或带有 UNC、AMNF、IDNF 或其他错误的坏扇区。
您可以通过在扇区映射图中存储每个读取扇区的状态来实现此技术允许用户选择在每个阶段应处理哪种类型的介质问题并配置镜像算法以应对每个特定问题。
按文件生成镜像对于此技术仅对所需文件及文件信息进行镜像。
此类选择性镜像包括两个阶段。
首先仅以最高优先级处理文件系统元素例如引导扇区、文件分配表、文件属性以及文件系统的其他元数据。
在此第一阶段仅针对文件系统最关键的元素进行读取。
您仅访问包含分区文件和文件夹信息的那些扇区并利用这些数据构建分区的文件树。
为了最小化对驱动器的磨损不应访问其他可选元数据这些元数据通常在操作系统挂载分区时加载。
例如对于 NTFS 分区最关键元数据位于引导扇区和 MFT 表中尽管在文件系统恢复过程中的某些时刻您可能仍需要索引记录、$LogFile 以及其他文件系统元素。
在第二阶段对文件系统的元数据进行镜像并构建文件树后您可以定位需要恢复的特定文件并对属于这些文件的扇区进行镜像。
您可以跳过所有其他扇区因为它们不包含任何目标用户数据。
大多数数据恢复镜像工具会根据文件系统元数据中存储的文件分配信息按文件片段逐个对文件进行镜像。
这种方法有一个缺点扇区按照文件系统分配的顺序进行处理因此驱动器在访问下一个文件片段时需要持续跳转到磁盘的不同区域并在磁头之间切换。
显然这种方法显著减慢了镜像速度最重要的是由于高强度的读取过程带来的压力它存在极高的驱动器故障风险。
一种好得多的按文件镜像方法是采用驱动器的线性镜像序列同时考虑到用户配置的所有其他镜像因素例如逐磁头镜像或按介质问题类型定义的序列。
在这种情况下并非按照文件系统分配信息定义的顺序处理扇区块而是线性地对所有属于选定文件的扇区进行镜像就像对整个驱动器镜像一样但跳过所有非选定的扇区。
结语随着驱动器容量逐年增长镜像过程应基于选择性镜像技术无论是应用于特定磁头、文件还是介质问题类型已变得日益明显。
选择性镜像势在必行不仅是因为对 TB 级驱动器进行镜像存在时间限制尤其是为了防止驱动器因高强度读取过程造成的压力而完全失效。
因此下次将驱动器连接到镜像系统时请考虑使用选择性镜像技术以更快、更安全的方式
获取更多数据。
补充DeepSpar USB Stabilizer 10Gb - 保护并读取不稳定驱动器的高效辅助工具DeepSpar USB Stabilizer 10Gb是 DeepSpar 最新的旗舰产品专用于从物理损坏的大容量存储设备中恢复数据。
与常规 USB Stabilizer 一样该设备同样具备硬件写保护功能并能与所有 Windows 软件无缝兼容。
其增强功能包括3个独立通道可同时处理3个数据恢复任务原生支持 SATA、M.2 M-key NVMe、USB-C 及 USB-A接口错误处理速度提升2倍以上有效应对严重损坏的驱动器最高传输速度超过 800MB/秒实时电流监控诊断功能支持自定义算法实现无人值守操作该设备面向需要极致性能及批量案件处理能力的专业用户而设计。
DeepSpar USB Stabilizer 不同版本的比较功能特性TechPro10Gb兼容软件仅限 R-Studio Technician V9任何 Windows 软件任何 Windows 软件硬件写保护√√√Windows 会自动向已挂载的存储设备写入数据以更新/修复文件系统元数据这可能导致永久性数据丢失尤其是在处理不稳定的驱动器时。
所有 USB Stabilizer 版本均通过在所有情况下阻止所有写入操作来确保此事不会发生。
源设备接口USB-AUSB-ASATA, M.2 M-key NVMe, USB-C, 2x USB-A独立通道11310Gb 设备具备 3 个独立通道因此可以同时处理 3 个案件。
通道 1: USB-C 或 M.2 M-key NVMe。
通道 2: USB-A。
通道 3: SATA 或 USB-A。
单通道最高速度408 MB/s408 MB/s815 MB/s总最高速度408 MB/s408 MB/s1010 MB/s这是设备与主机 PC 之间连接速度的上限。
Tech 和 Pro 硬件通过 USB
0 5Gb 连接至 PC而 10Gb 设备通过 USB
2 10Gb 连接。
10Gb 设备的总速度在其三个通道间分配例如它可以同时以 500 MB/s 读取 SATA SSD以 300 MB/s 读取 USB 闪存盘以及以 200 MB/s 读取 USB HDD。
读取超时√ 固定为 2000 毫秒√ 可自定义√ 可自定义读取超时是指工具在放弃并通过发出复位或重新上电来中止操作之前等待存储设备响应任何读取命令的时间。
给予存储设备更多响应时间会增加读取成功的概率但代价是增加驱动器压力和浪费时间。
收益是递减的并且工作速度过慢可能导致存储设备在必要数据恢复之前就完全故障。
对于典型的 HDD等待
毫秒是合理的对于典型的 SSD等待
毫秒是合理的。
读取超时固定为 2000 毫秒是 Tech 设备的一个非常大的限制这直接影响其能处理的案件类型。
这比没有硬件因此完全没有读取超时要好得多但 2000 毫秒相当慢这仅允许 Tech 单元适度提高坏扇区处理速度并适度降低驱动器的进一步退化速率。
USB HDD错误处理速度1x
1x
1x错误处理速度是指工具处理读取失败坏扇区所需的时间。
它是所使用的读取超时阈值和复位处理时间的组合。
Tech 和 Pro 是相同的硬件设备因此它们的复位处理时间相同Pro 单元更快仅仅是因为它能够使用更低的读取超时。
10Gb 设备则根本不同因为它使用新型的、速度更快的 USB 复位方式。
错误处理速度是任何读取不稳定性处理工具的主要性能指标因为它直接影响不稳定驱动器在最终崩溃之前可恢复的数据量。
这种速度差异在现实世界中的影响甚至更为显著。
较慢的错误处理给予驱动器更多时间在其固件内部进行处理这是非常不利的。
经常可以看到具有非关键性固件问题的驱动器使用较慢的工具几乎无法恢复任何数据因为在每个块读取之间驱动器有足够的时间开始尝试更新其固件内的各种损坏日志并因此挂起陷入恶性循环导致大多数块读取失败。
更快的错误处理意味着工具更有可能在驱动器因内部处理而卡住之前发送下一个读取命令从而导致结果完全不同。
SATA HDD 错误处理速度1x (通过转接器)
1x (通过转接器)
5xSATA 复位本身比 USB 复位快得多。
由于需要通过 SATA 转 USB 转接器工作Tech 和 Pro 版本即使在处理 SATA 驱动器时也只能使用 USB 复位。
10Gb 设备具有原生 SATA 支持因此可以在处理 SATA HDD 时使用原生 SATA 复位其速度快数倍。
闪存设备错误处理速度1x
1x
5x闪存设备通常对复位响应不佳必须改用重新上电因此它们的错误处理速度是读取超时阈值加上重新上电处理时间的组合。
Pro 单元再次比 Tech 单元快完全归功于其能够使用更低的读取超时。
10Gb 单元比 Pro 快是因为其硬件在重新上电后能更快地与存储设备建立新连接。
USB SATA 复位类型114有多种不同的方法来复位挂起的 HDD 以强制其中止失败的读取。
Tech 和 Pro 版本仅使用 PHY 复位来实现这一点这意味着它们的硬件在达到读取超时阈值时会物理重新连接驱动器的数据总线。
一旦驱动器失去与主机的连接读取请求就变得无关紧要因此驱动器停止尝试处理它并允许我们继续。
除了 PHY 复位10Gb 设备还提供 3 种其他类型的原生 SATA 和原生 USB 复位这些复位方式速度更快。
任何一种单一的复位类型都不可能对所有情况都有效因此拥有不同复位方法的选择对于某些驱动器至关重要。
短路保护√√√如果连接的源驱动器发生短路所有版本的 USB Stabilizer 都会迅速切断电源大大降低造成进一步损坏的概率。
稳定 USB 连接√√√USB 协议要求 PC 和存储设备之间保持持续同步。
如果存储设备因坏扇区或其他读取不稳定性问题而响应不够快或响应不规则则可能会丢失当前状态并与 PC 失去同步导致 Windows 冻结、崩溃和/或断开 USB 存储设备。
USB Stabilizer 硬件位于 PC 和存储设备之间确保与 PC 的连接始终保持良好无论存储设备状态如何。
这样即使存储设备失去同步也只有其与 USB Stabilizer 硬件的连接会被重新初始化这对 PC 没有任何影响从而允许数据恢复继续进行。
即使在恢复过程中物理断开存储设备USB Stabilizer 硬件也能维持连接。
所有三个版本在这方面是相同的。
阻止文件系统挂载√√√阻止 Windows 挂载所连接驱动器的文件系统分配驱动器号节省时间并消除因驱动器错误导致 Windows 在挂载过程中挂起的可能性。
Windows 磁盘管理被完全阻止即使关键文件系统元素如 MBR已变成坏扇区也能访问驱动器。
自动驱动器重新上电√ 60 秒后√ 可自定义√ 可自定义如果源驱动器停止响应所有命令和所有复位作为最后手段USB Stabilizer 将自动为其重新上电以无缝继续数据恢复过程。
对于 Tech 版本这仅在无响应 60 秒后发生而对于 Pro 和 10Gb 版本该时间范围可配置为任意秒数。
驱动器电源手动控制√√√所有版本的 USB Stabilizer 都允许将源驱动器连接到未供电的 USB 端口然后在软件中开启电源。
这有助于确保驱动器不会不必要地长时间通电并减少连接过程中因短路和静电放电造成损坏的机会。
USB-SCSI 错误报告显示√√√USB 协议包含一个错误报告系统允许存储设备向主机通报一般性问题USB Stabilizer 随后在其日志中报告这些信息。
闪存设备加速√√√USB 协议各种状态变化的精确时序与每个被读取的闪存设备的内部时序之间的相互作用会对速度产生显著影响。
USB Stabilizer 硬件和驱动程序协同工作采用一种复杂的算法自动与每个闪存设备同步以减少块读取之间的停机时间从而加速读取闪存设备的健康区域。
免费更新与支持√√√任何版本的 USB Stabilizer 都绝对没有任何形式的经常性费用所有功能均可离线工作并且我们始终为所有客户提供支持无论其工具的使用年限如何。
请注意R-Studio 获取新更新版本需要根据其官方规定收取费用。
完整日志记录× (由 R-Studio 提供)√√为每个驱动器生成一个项目文件夹其中包含每个成功读取、失败读取、写入尝试的扇区地址USB-SCSI 错误以及驱动器的原始 ATA DiskID、SCSI Inquiry Data、SCSI VPD 页面序列号和 USB 描述符序列号。
驱动器的原始 SMART 日志也可以随时保存例如在镜像会话开始和结束时以记录重分配扇区数量是否发生变化。
限制坏块读取重试× (由 R-Studio 提供)√√许多应用程序和 Windows 本身在读取尝试失败后会自动执行读取重试。
可以指示 USB Stabilizer 在重试坏扇区或坏块时立即响应错误。
例如如果一个应用程序/Windows 尝试读取一个扇区块驱动器响应错误然后该相同的块被逐个扇区重试那么 USB Stabilizer 可以立即对每个单扇区重试响应错误而无需读取源驱动器。
这大大加快了恢复过程代价是丢失坏块中的一些好扇区。
扇区映射图与速度图表× (由 R-Studio 提供)√√图形化显示扇区级别上每个读取操作的状态以传达读取命令是成功、超时还是响应错误。
同时显示速度图表便于识别指向存储设备物理退化的意外速度下降。
强大的 If/Then 算法×√√复杂的读取不稳定性案件需要定制方法通过设置如果 X 发生则执行 Y形式的算法来取得结果。
这有几乎无限多的用例。
例如如果驱动器经常连续 10 次读取失败那么设置算法如果连续 2 次读取失败则跳过 8 次读取将使速度和驱动器寿命提高 5 倍。
再例如一些存储设备尤其是 SSD可能会进入所谓的离线状态它们立即对所有读取响应错误而实际上并未尝试读取任何内容重新上电是迫使它们退出此状态的唯一方法。
在这种情况下读取命令并未超时因此 Tech 版本不会重新上电驱动器从而无法处理这种情况。
通过设置算法如果收到 1 个错误则重新上电驱动器可以轻松解决此问题。
关闭闲置驱动器×√√几乎所有的现代驱动器在闲置仅 20 秒后就会开始自我扫描过程。
自我扫描是驱动器读取自身表面以查找要重新分配的坏扇区/弱扇区。
这对于健康驱动器的维护是好的但一旦驱动器的用户数据区域出现坏扇区此过程会导致过多的物理退化并且可能会比重新分配旧坏扇区更快地创建新坏扇区。
更重要的是数据经常会丢失因为大多数现代驱动器即使无法首先检索其内容仍会重新分配扇区换句话说弱扇区的内容将在没有任何用户输入的情况下丢失。
此选项允许在可自定义的非活动时间后关闭源驱动器电源防止自我扫描发生。
访问 HPA、DCO 和 AMAC 区域×√√数据可能隐藏在主机保护区域 (HPA)、设备配置覆盖 (DCO) 和/或可访问最大地址配置 (AMAC) 中Pro 和 10Gb 版本可以检测并移除这些区域以重新获得访问权限。
使用已知密码解锁 ATA Security WD Smartware×√√使用 ATA 密码或 WD Smartware 密码锁定的驱动器可以通过已知密码解锁。
如果密码未知则无法解锁这些驱动器。
电流监控××√10Gb 版本报告所有连接驱动器的实时电流消耗。
这主要用于诊断目的。
例如没有电流消耗表明电子故障必须通过更换 PCB 或进行手动电子维修来解决。
相反异常高的电流消耗可能表明驱动器的 TVS 二极管故障必须将其移除。
短路报告××√虽然所有版本的 USB Stabilizer 都会在短路情况下切断驱动器电源但只有 10Gb 版本会报告发生的情况使诊断更加容易。
会识别具体的电源线路例如日志会显示SATA 端口的 12V 线路短路。
驱动器就绪超时算法××√10Gb 设备提供了额外的选项用于配置在源驱动器在复位或重新上电后未能响应的情况下的行为。
这些选项允许在可自定义的时间范围内发送更多复位/重新上电和/或中止恢复过程并关闭驱动器。
这提高了必须长时间无人值守的长期项目的安全性。
扩展 ATA 命令集××√10Gb 设备能够配置受支持的 SATA 驱动器的固件以使用内部读取超时从而使驱动器自我中止所有耗时过长的读取而无需发送复位或重新上电。
这要快数倍并且可能极其重要但是此功能仅支持旧驱动器因为现代驱动器没有此固件功能。
10Gb 设备还允许禁用连接的 SATA 驱动器上的 SMART 子系统这有助于减轻驱动器负载因为更新 SMART 日志需要驱动器写入其服务区位于盘片上。