數據無價！硬盤開盤維修內幕全程大曝光[圖]

　　平心而論，國內的數據恢復市場剛剛起步，普通用戶對數據恢復並不怎麼了解，即使是眾多的電腦高手也只是停留在軟件修復的層次上，真正的復雜的數據恢復是涉及到較高技術含量的操作的，而數據恢復行業一直以來都是披著一層神秘的面紗，無塵操作環境也讓普通用戶敬而遠之。

　　一、入門必備知識：了解硬盤結構

　　在了解硬盤開盤數據恢復的方法之前，我們必須對硬盤的整體物理結構有充分的認識。作為精密度較高的配件，硬盤的外部結構還是比較簡單，真正的高科技含量在於其盤體內部。

　　1． 硬盤的外部結構

　　硬盤的外部結構並不復雜，主要由電源接口、數據接口、控制電路板構成。對於IDE硬盤、Serial-ATA硬盤以及SCSI硬盤而言，其外部結構略有差別，這些相信一般電腦用戶都基本了解。

電源數據接口

　　電源接口用於連接主機的電源，為硬盤工作提供電力。一般而言，硬盤采用最為常見的4針D形電源接口。新的Serial-ATA硬盤使用易於插拔的SATA專用電源接口代替。這種接口有15個插針，但其寬度與以前的電源接口相當。硬盤控制器廠商如Silicon、Promise等以及主板廠商都在其產品包裝中提供了必備的電源轉接線，此時依舊可以使用4針D形電源接口。從未來的發展趨勢來看，今後能夠直接擴展出Serial-ATA硬盤電源接口線的ATX電源將會越來越普及。

　　數據接口是用於連接主板上的南橋芯片或者其它獨立的磁盤控制器芯片。以往的IDE老式硬盤采用普通40pin數據線，然而為了提高硬盤的傳輸性能，各大硬盤廠商聯合推出了Ultra DMA傳輸模式，也就是我們常說的ATA66/100/133硬盤傳輸模式。因為這種模式下數據信號的傳輸量增大，所以就得保障信號傳輸的准確性。為了提高IDE數據線的電氣性能，我們原來使用的40pin的IDE數據線數量增加到80pin，其中40pin用於信號的傳輸，另外40pin則是地線，用來有效地屏蔽雜波信號。

　　與IDE硬盤相比，SCSI硬盤的接口復雜一些，可以大致分為68針接口和80針接口，其中前者可以直接使用SCSI控制卡來連接，而80針接口的產品則必須使用LVD轉接頭。需要注意的是，LVD轉接頭和SCSI數據線的質量很大程度上決定SCSI硬盤的性能發揮，質量不佳的轉接頭會折損性能。此外，SCSI硬盤在安裝時不需要設計類似IDE硬盤的主從概念，而是通過ID號來區別。

　　在所有的硬盤中，Serial-ATA硬盤的數據線連接是最為簡單的，因為它采用了點對點連接方式，即每個Serial-ATA線纜（或通道）只能連接一塊硬盤，不必像IDE硬盤那樣設置主從跳線了。Serial-ATA數據線佔據的空間很小，同時SATA硬盤能提高外部接口傳輸率，這些優點令SATA硬盤將會取代桌面IDE硬盤。

　　控制電路板

　　控制電路板一般裸露在硬盤下表面（以利於散熱）。不過也有少數硬盤將其完全封閉以更好地保護各種控制芯片，同時還能降低噪音。硬盤的控制電路板由主軸調速電路、磁頭驅動與伺服定位電路、讀寫控制電路、控制與接口電路等構成。此外，還有一塊高效的單片機ROM芯片用來固化軟件，用於對硬盤進行初始化，執行加電和啟動主軸電機，加電初始尋道、定位以及故障檢測等。當然，高速緩存也是控制電路板上不可或缺的，一般具備2?8MB SDRAM。

　　在硬盤控制電路板中，讀寫控制電路是最為重要的，它主要有兩個作用：首先是負責將二進制碼轉換成模擬信號。當數據信息需要寫入時，由中心處理系統傳向磁頭的是代表數據的二進制碼，這個電路是這些二進制碼的必經之路，其責任是將經過這裡的二進制碼轉換為能夠改變電流大小的模擬信號，並傳向磁頭；其次是負責將模擬信號轉換成二進制碼並放大信號。當讀取數據時磁頭從盤片獲得的是由磁場而產生的電流，電流在向中心處理系統傳輸時，也必須經過前置放大電路，此時這個電路的工作是將代表模擬信號的電流轉變為中心處理系統能夠識別的二進制碼，並將微弱的信號放大。

2．硬盤的內部結構

　　盡管在外部結構方面，各種硬盤之間有著一定的區別，但是其內部結構是基本相同的，畢竟硬盤的本質工作方式不會改變。打開硬盤外殼之後，我們也就能夠看到神秘的內部世界，其核心部分包括盤體、主軸電機、讀寫磁頭、尋道電機等主要部件。不過需要提醒大家的是，千萬不要在普通環境下隨意打開硬盤的外殼，因為硬盤的內部盤面不能沾染上灰塵，否則立即報廢。

　　盤體

　　盤體從物理的角度分為磁面（Side）、磁道（Track）、柱面（Cylinder）與扇區（Sector）等4個結構。磁面也就是組成盤體各盤片的上下兩個盤面，第一個盤片的第一面為0磁面，下一個為1磁面；第二個盤片的第一面為2磁面，以此類推……。磁道也就是在格式化磁盤時盤片上被劃分出來的許多同心圓。最外層的磁道為0道，並向著磁面中心增長。其中，在最靠近中心的部分不記錄數據，稱為著陸區（Landing Zone），是硬盤每次啟動或關閉時，磁頭起飛和停止的位置。所有盤片上半徑相同的磁道構成一個圓筒，稱其為柱面。柱面可用以計算邏輯盤的容量。

　　扇區是磁盤存取數據的最基本單位，也就是將每個磁道等分後相鄰兩個半徑之間的區域，這樣不難理解每個磁道包含的扇區數目相等，扇區的起始處包含了扇區的唯一地址標識ID，扇區與扇區之間以空隙隔開，便於操作系統識別。事實上，硬盤的盤體結構與大家熟悉的軟盤非常類似。只不過其盤片是由多個重疊在一起並由墊圈隔開的盤片組成，而且盤片采用金屬圓片（IBM曾經采用玻璃作為材料），表面極為平整光滑，並涂有磁性物質。

讀寫磁頭組件

　　讀寫磁頭組件由讀寫磁頭、傳動手臂、傳動軸三部分組成。在具體工作時，磁頭通過傳動手臂和傳動軸以固定半徑掃描盤片，以此來讀寫數據。磁頭是集成工藝制成的多個磁頭的組合，采用非接觸式結構。硬盤加電後，讀寫磁頭在高速旋轉的磁盤表面飛行，飛高間隙只有0.1?0.3μm，可以獲得極高的數據傳輸率。新型MR（Magnetoresistive heads） 磁阻磁頭采用讀寫分離的磁頭結構，寫操作時使用傳統的磁感應磁頭，讀操作則采用MR磁頭。

　　自從1973年IBM發明了Winchester（溫徹斯特）硬盤以來，至今的近30年時間裡，硬盤的核心機械結構部份的基本原理始終沒有脫離『溫徹斯特』模式。『溫徹斯特』模式的精髓是在密封、固定並高速旋轉的鍍磁盤片的每個存儲面上有一個沿盤片徑向移動的磁頭。客觀而言，這種模式嚴重阻礙了硬盤速度提昇，但是要將其改變並不容易，至少現今的主流硬盤還沒有跨出第一步。或許未來會出現多磁頭的硬盤技術，通過有多個獨立磁頭協調工作，會使磁頭尋道時間幾乎完全相互抵消，磁頭讀寫數據塊的持續時間也會部分抵消。當一個磁頭讀寫一段時，另一個磁頭進行下一段的尋道過程，找到後可立即進行讀寫操作，或者進入讀寫操作的預備狀態，等待前一個磁頭完成前一段後立即接替作業。樂觀估計，這項技術需要在5年後纔會進入實質性應用階段。

　　磁頭驅動機構

　　對於硬盤而言，磁頭驅動機構就好比是一個指揮官，它控制磁頭的讀寫，直接為傳動手臂與傳動軸傳送指令。磁頭驅動機構主要由音圈電機、磁頭驅動小車和防震動機構組成。磁頭驅動機構對磁頭進行正確的驅動，在很短的時間內精確定位到系統指令指定的磁道上，保證數據讀寫的可靠性。

　　一般而言，磁頭機構的電機有步進電機、力矩電機和音圈電機三種，現在硬盤多采用音圈電機驅動。音圈是中間插有與磁頭相連的磁棒的的線圈，當電流通過線圈時，磁棒就會發生位移，進而驅動裝載磁頭的小車，並根據控制器在盤面上磁頭位置的信息編碼來得到磁頭移動的距離，達到准確定位的目的。值得注意的是，如果磁頭驅動機構設計不良，很容易造成盤體劃傷或者出現壞道。先進的磁頭驅動機構應當有效優化讀取方式，提供性能，並且針對突然停電、劇烈外部衝擊等不可知情況作出相應的判斷與及時妥當的處理。

　　主軸組件

　　硬盤的主軸組件主要是軸承和馬達，我們可以籠統地認為軸承決定一款硬盤的噪音表現，而馬達決定性能。當然，這樣說並不完全正確，但是基本上表達了這兩項內容在硬盤中的重要地位。從滾珠軸承到油浸軸承再到液態軸承，硬盤軸承處於不斷的改良當中，目前液態軸承已經成為絕對的主流市場，得到Segate、Matrox、WD、IBM、SUNSUNG等眾多廠商的支持。由於采用液體作為軸承，所以金屬之間不直接摩擦，這樣一來除了延長了主軸點解的壽命、減少發熱之外，最重要一點是實現了硬盤噪聲控制的突破。不過需要指出的是，采用液態軸承對於性能並沒有任何好處，甚至反而會延長尋道時間，似乎噪音與性能是一對永遠難以平衡的矛盾。

　　至於馬達，其直觀理解就是磁頭轉動的速度，速度越高，掃過的盤體面積越大，因而讀寫速度也能相應提高。目前主流IDE硬盤以及Serial-ATA硬盤的轉速為7200RPM，而少數低端IDE硬盤以及筆記本硬盤只有5400RPM和4200RPM。相對而言，SCSI硬盤的轉速要高得多，10000RPM似乎已經是入門級產品，主流產品維持在15000RPM。

二、開盤操作與超淨間：走出宣傳誤區

　　當遇到磁頭故障或者盤片劃傷時，一般都需要開盤進行數據恢復。這項操作不僅要求較高的技術，更需要潔淨的環境，因為硬盤中的磁盤一旦暴露在空氣中就會接觸到致命的灰塵，從而導致數據報廢。但是令人不曾料想的是，一些不太正規的中小數據恢復公司正在利用客戶的知識盲點大做文章，一般客戶對潔淨間的專業性和數字概念知之甚少，於是潔淨間就成為他們最賣力的宣傳熱點。

　　其實，不同的領域對於數字所表示的等級概念是完全不同的。然而數據恢復行業正存在概念上的模糊與宣傳的誤導，直接催化了『超淨間神話』的誕生。突出的誤區之一便是對『百級』、『千級』、『萬級』的等級內涵一無所知，甚至於顛倒了等級次序。 根據中華人民共和國國家標准GBJ73—84，《潔淨廠房設計規范》（下面簡稱《規范》）明確規定了空氣潔淨度的四個等級（潔淨度即指潔淨環境中空氣含塵粒多少的程度），並制作了相應表格以示劃分之標准：

　　這是依據美國聯邦標准209E中潔淨室等級標准換算出來的，每一等級都對每立方米空氣中直徑大於等於0.5um 的灰塵粒的數量有嚴格的規定。《規范》還詳加注明：『對於空氣潔淨度為100級的潔淨室內大於等於5微米塵粒的計數，應進行多次采樣，當其多次出現時，方可認為該測試數值是可靠的。』硬盤的工作環境要求是10級，這幾乎達到了最理想狀態下的無塵，也是普通工作環境所不可能做到的，更是任何民用資金都無法實現的。然而從現實角度來看，100級還是可行的，畢竟數據恢復過程只需要短時間，暫時不會造成很大的影響。只不過100級潔淨間的資金投入相當大，幾乎絕大部分數據恢復服務商都不具備這樣的實力。

　　實力較小的服務商可能會選擇1000級潔淨間，此時已經嚴重影響了效果。然而更為驚人的是，部分服務商甚至采用萬級潔淨間，這對於硬盤實在是巨大的傷害，很可能導致原本有希望恢復的數據付之一炬。客戶的數據價值連城，究竟是什麼使得這些實力欠缺的公司如此大膽呢？數據恢復就像撲點球一樣：撲住了便是大功一件，失敗也有種種理由推卸責任。的確，數據恢復的特殊性使得服務商無需在失敗之後承擔過多責任，甚至還像外科手術那樣事先填好了服務單，其中也包括對失敗情況的預計。在這種情況下，部分服務商自然也就有持無恐，大膽練手之後客戶的數據很容易遭到二次破壞，使得最終的故障情況雪上加霜。

三、鮮為人知的數據恢復操作：硬盤開盤操作全程報道

　　根據我們上述對硬盤結構的介紹，大家應該很清楚所有的數據其實保存在盤體內的盤片上。簡單而言，如果外圍設備存在硬件故障，那麼只要打開盤體之後，將損壞的部件更換（常見損壞部件為磁頭和電機）就有可能解決問題。此外，將盤片取下後通過各種方式來讀取數據也是可行的方案，只是其操作難度更大。首先，開盤操作一定要在超淨間進行。

　　毫無疑問，沒有超淨間就根本談不上開盤恢復數據，因為硬盤的內部盤體無法暴露在低潔淨度的環境下，這是任何正規數據恢復服務商都不可節省的投資。

100級超淨間

　　在進入超淨間之前，工程師必須穿潔淨服。工程師此前還得在風室內吹走身上的灰塵，這樣纔能保證進入超淨間後不會降低其潔淨度。為了確保在接觸硬盤時的安全，工程師還得佩帶專用的潔淨手套。

　　使用專用的六角螺絲刀打開硬盤之後，我們就可以清晰看到其內部結構，這部分內容我們在先前的段落中已經詳細介紹過。一般而言，最常見的硬件故障便是其磁頭損壞，此時需要工程師以精巧的手工將完好的磁頭更換上去。

　　在整個硬盤結構中，磁頭的精密度非常高，一般出現故障後也難以修復。當遇到硬盤因為磁頭故障而無法讀取數據時，可以直接將相同品牌與型號（嚴格要求版本號一致）硬盤的磁頭更換上去。這樣的操作方法可能將另外一個完好的硬盤報廢，但是對於無價的數據而言，幾百元的硬盤備件費是很多客戶都能夠承受的。工程師在打開盤體之後，還需要將壓住磁頭驅動臂的磁鐵和蓋片打開，這一步也是需要用力柔和。

　　表面看起來操作好像並不復雜，但是具體實施過程中難度極高，而且要求工程師有著豐富的經驗。更換磁頭可謂是最驚心動魄的步驟，這不僅是技巧方面的要求，還要憑借經驗操作。不同硬盤所內置的盤片數量和磁頭復雜度都不一樣，部分型號的操作難度非常大。工程師在更換磁頭時萬萬不能觸及盤片，而且更換上其它磁頭時也需要調整好位置。在整個操作過程中，更換磁頭非常講究巧勁，特別是在安裝的時候，必須控制得恰到好處。

　　更換完磁頭後，再按照以上的操作逆向進行就可以封裝好硬盤了。至此，以更換磁頭作為開盤操作的示例就到結束了。根據飛客數據恢復中心的工程師表示，目前硬件故障中幾乎有90％集中於磁頭故障，此時都需要進行潔淨間操作而且對於工程師的技術性要求非常高。而且，在更換磁頭時，磁頭與盤片的距離控制也不僅僅是完全憑借經驗，一些大型數據恢復服務商已經針對每個品牌與型號的硬盤磁頭開發一一對應的監控軟件，確保更換磁頭的成功率。

　　當然了，硬盤故障是多種多樣的，例如如果遇到電機故障，就需要使用專業的起盤機將盤片提取，然後使用其它盤體環境來讀取數據。