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WD SMR硬盘-第二翻译器损坏如何访问数据 [复制链接]

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张柏祯

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发表于 2020-5-8 21:27:45 |显示全部楼层
WD SMR 硬盘-第二翻译器损坏如何访问数据

快速要点提示:
我们必须通过使用PC-3000中的一项新功能来防止对该模块进行任何进一步的写入:锁定 UA 写入-锁定用户区写入(lock UA writing) 。 主要是,如果驱动器无法写入用户区,它将不会更新第二级翻译器,并且将保持不变。所以,数据将保持安全不变!

朋友们好! 这些天,我们所有人都经常面对现代SMR驱动器。 从本文中,您将了解它们的实际含义,SMR和PMR驱动器之间的区别,如何绕过SMR驱动器中的问题并使用PC-3000 Portable III / Express / UDMA系统获得数据访问。

对于希望观看数据恢复整个过程的人,我们还在本文结尾处嵌入了视频。

从理论开始。搭迭磁记录(SMR)技术增加了25%单碟磁道数。 通过在磁头中使用读取器可获得更高的密度,该读取器的宽度比写入器窄4-5倍。 例如,现代驱动器中的写入器宽度为50 µm,读取器为10 µm。 但它是如何录制的轨道,是比写入器更窄? 如果磁头写一个磁道,然后在其上添加另一个磁道,但偏移量等于读取器的宽度,则两个磁道都是可读的。 结果,记录过程将有点类似于屋顶上的瓦片排列:首先排成第一行,然后将下一行以偏移量稍稍放下。 因此SMR技术是基于所述效果的磁记录方法的名称。

上图演示了7条带状轨道的外观及其生成方式。


首先,驱动器写入磁道1。然后以等于读取器宽度的偏移量写入磁道2。 驱动器以这种方式前进,直到写入磁道8,形成磁道7和常规经典磁道8。


现在,您可能会问:如果读取器的体积小5倍,而记录的密度却高5倍,为什么实际密度仅增加25%? 实际上,磁头定位系统的当前精度为+/- 7 µm。 这一事实防止了形成小于35μm的轨道。


带状记录的密度增加带来了代价。 实现更高容量的能力使表面上的数据排列变得相当复杂。 该要求有充分的理由:要重写单个数据扇区,不仅必须重写具有该扇区的磁道,还必须重写其后的所有磁道。


当然,要在任何地方重写数据,都必须先从该位置读取数据。 因此,如果整个驱动器排列在带状的磁道中,则对单个位进行修改将需要从该位的位置到磁盘空间末端读取和写入所有磁道。 因此,写性能将下降很大的倍数(数十万次)。 显然,没有办法完全避免写入性能的下降。 但是有什么办法可以加速它吗?


为此,将SMR磁道合并为较小的组,称为频带,因此仅将每个频带内的磁道都混在一起。 每当需要修改数据时,磁道的这种分组就允许仅读取和重写有限数量的磁道,而不是读取整个磁盘,并且此细节大大加快了处理速度。


但是,当操作系统请求在100个扇区中进行数据修改时会发生什么情况,不幸的是,这些扇区位于不同的频段内? 显然,驱动器将再次耗费几乎所有时间来处理请求,并且如果在完成之前关闭电源,则数据将不太可能保持可访问性和完整性。 为了避免这种情况,针对每种驱动器类型,考虑其应用范围,设计了特定的带宽和记录缓冲系统。


可以识别三种支持混合记录的设备:

1)驱动器管理

2)主机管理

3)主机感知。

类型2和类型3是在用于数据中心的特定设备中设计和运行的,它们不会在标准计算机上运行。 但是,类型1已被广泛使用。 让我们对其进行详细描述。


由驱动器管理的SMR驱动器不需要更改主机的BIOS或操作系统。 读取/写入过程的整个复杂性由驱动器本身的缓存系统处理。 存储在这种驱动器上的数据的任何更改都首先在带状频段之外的区域进行,并记录在特殊的修改列表中,在西部数据硬盘中称为第二翻译器,在希捷硬盘模块中称为媒体缓存。 这些修改稍后会在读取时或在设备空闲时写入带状频段。 但是,当连续执行写入操作时,驱动器最终会用完高速缓存空间,并在重新组合数据并将其写入条带中时停止处理新请求一段时间。


总结:

SMR技术可以更合理地利用磁盘空间来增加硬盘容量。 将磁盘与SMR一起使用不需要对接口或驱动器的外形尺寸进行任何升级,因此,大多数用户不会注意到向这项新技术的过渡。 缺点是与传统的PMR光盘相比,写入速度的下降很小。 显然,如果第二翻译器或媒体高速缓存表丢失,这种HDD操作算法不会提高其可靠性,并使数据恢复严重复杂化。


实际上,逻辑访问(LBA)考虑了扇区的转换并跳过了缺陷(隐藏在缺陷列表中)。

SMR驱动器按频段组写入数据。 第二级翻译器考虑了这一点,HDD FW显示了文件和文件夹的良好结构。 但是,如果第二个翻译器(SMR)损坏,所有扇区中数据将显示全是零.

如何绕开呢? 让我们研究一个真实的案例。首先,有必要进行服务区备份。无需保存磁道或RAM,ROM和模块就足够了。(建议备份整个SA区段 )

在数据恢复过程中丢失数据访问的情况下,要写回原始的第二翻译器(服务区模块190)并重新启动HDD。 请注意,该模块不包含校验和。 这不是错误,它与模块的巨大尺寸有关。



一旦将原始190模块写回,我们必须通过使用PC-3000中的一项新功能来防止对该模块进行任何进一步的写入:锁定 UA 写入-锁定用户区写入(lock UA writing) 。 主要是,如果驱动器无法写入用户区,它将不会更新第二级翻译器,并且将保持不变。所以,数据将保持安全不变!


SMRWD.png


但是,如果驱动器的所有扇区均为零,则读取数据的唯一方法是物理块访问(PBA)。 使用PBA访问权限,我们无法获取文件结构,因为我们不知道写入数据块的方式,但是我们可以按照将它们物理写入驱动器的顺序逐个读取这些块。


因此,在WDC Marvell实用程序中,我们发现所有扇区均写入零。 我们进行了备份,现在转到 数据提取程序-Data Extractor,使该实用程序保持打开状态。 在数据提取程序-Data Extractor中,我们转到设置,然后从 活动的PC-3000实用程序中选择-读取PBA

SMRWD-DE.jpg


当然,由于扇区的位置未知,我们看不到文件结构,因此我们按RAW按钮运行 RAW 原始恢复

并获得可以保存在RAW恢复结果中的优质文件。




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ACE Lab Online Technology Conference on Data Recovery & Digital Forensics 2020
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军达成技术总监张柏祯

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