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机械硬盘原理及维修技巧

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硬盘维修原理

有人都说硬盘怎么能修的好,那修好了也不是很容易坏吗?!

其实硬盘是可以修好的。如果你的水平高的话,修好的硬盘也不会那么容易坏的。

修理的原理有2种:

1、用lformat,hp,adm,dm,wipinfo,ndd这些软件是把坏道修成G-list增长坏道列表中的。这个其实是一般的修理方法,这种方法那,比较容易掌握,也是普通人都是可以搞定的。但是G-list列表的空间不是很大的,也就是500-700个之间的空间吧,如果硬盘坏道超过这个数字后,坏道就不能加入G-list列表了,也就是修不好了。这种方法修好的坏道,也是对文件是没有影响的,因为它是修复成增长行坏道表中去了,系统是不可能访问他们的。

2、用专业的软件和设备来修理。本网站上有相关的设备。

这个修理的原理是把硬盘的物理坏道屏蔽成工厂坏道P-list列表中去的。

其实每个新的硬盘的盘片上都是有坏道的,只是厂家经过的特殊的手段,把它屏蔽掉了。这样你们用普通的软件是查看不到的。因为那些不是专业的软件(用hp的软件就可以查看到昆腾硬盘的P坏道列表,你们有兴趣的可以下载一个去看看)。问什么一定要把坏道屏蔽到p-list中呢,把它屏蔽到G列表中不就是行了吗!但是一个硬盘的坏道是很多的,一般都是1000个左右和以上,G列表的大小有限制的,不大。p列表就大的多了,一般都是4000个左右和以上,空间的大小和硬盘牌子和硬盘的容量有直接的关系,硬盘容量越大p列表就越大。屏蔽到p列表中才可以修好更多的硬盘吗!

以上就是修好一个硬盘的原理,知道这个原理呢,就知道修硬盘是怎么回事了。

关于专业的具体修理,请浏览专业的维修设备相关的资料。

昆腾la lb lc硬盘的通病

昆腾公司这三款硬盘比较容易损坏,主要是电路板上的芯片发热严重,导致不稳定和烧毁,tda5247这个芯片,现象表现为在工作的途中,突然嗒的一声响和连续哒哒的响声,有时转但不认盘,有时干脆就不转。如果用an8428ngak代换上它的话,性能会稳定很多.

在用个几年是没有问题的!

IBM硬盘维修

关于IBM硬盘损坏案例,很多人都亲身体验过。下面这篇文章,就针对IBM 60GXP 和75GXP型号的硬盘的普遍故障;

IBM硬盘损坏的一个普遍故障,大多是出现在使用一段时间后,硬盘突然有怪声出现,然后磁盘开始出现坏道。最后经过IBM drive fitness tester工具等一些手段的修复,或是坏道消失(从技术层面上讲,我们怀疑它是真的“消失”抑或是一种屏蔽手段)但数据全无,或是进入一个使用不稳定阶段,或是完全报废无法再使用,而“怪声”的出现几乎在是所有损坏案例中共有的一个情况。

IBM 公司官方技术员的解释:

故障是由于用户使用“不合理”造成,并非硬盘品质问题:

奇怪的哒哒声(特别是启动中),是由于用户在安装硬盘时插电源线时太用力,使电路板错位导致电路板与盘体数据接触点(电源口附近)移位,从而造成磁头不能正常“走位”,这是IBM硬盘电路板做工最精细带来的“附作用”。手动校正电路板位置可处理此问题。

今天没事,按照官方的解释和解决问题的思路,拿起电烙铁折腾了俩小时,我的两个IBM 硬盘暂时

好用了。不敢藏私,就又找来一个IBM同样故障的硬盘,把我解决这个故障的全过程拍照记录下来,请大家参考。

首先,是准备过程。好的策划准备和一套好的维修工具可以使维修过程顺利进行,起到事半功倍的效果。

IBM DFT 软件

IBM DFT 软件,可以从IBM 官方主页下载,或者在 google 中以 \"IBM Drive Fitness Test \"

为关键词搜索。当前最新版本为 3.40.

IBM在对其功能的描述中叙述到:

[iduba_page]

支持SCSI和IDE硬盘;

对IBM的硬盘做即时分析,并能快速判定硬盘是否有问题;

判断是否存在系统故障,诸如是否温度过高,是否有接线错误等;

自动记录重要的硬盘参数,以便跟踪在操作中对硬盘的潜在冲击;

拯救硬盘,包括擦除启动扇区和低级格式化;

对IDE硬盘作S.M.A.R.T(self-monitoring analysis and reporting

Technology自我监控,分析和记录技术)操作。

下载后运行,按操作指示建立了一张含DFT utilities的开机盘

磁盘阵列(Disk Array)原理

1.为什么需要磁盘阵列?

如何增加磁盘的存取(access)速度,如何防止数据因磁盘的故障而失落及如何有效的利用磁盘空间,一直是电脑专业人员和用户的困扰;而笕萘看排痰募鄹穹浅0汗?对用户形成很大的负担。磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题。

过去十几年来,CPU的处理速度增加了五十倍有多,内存(memory)的存取速度亦大幅增加,而数据储存装置–主要是磁盘(hard
disk)–的存取速度只增加了三、四倍,形成电脑系统的瓶颈,拉低了电脑系统的整体性能(through
put),若不能有效的提升磁盘的存取速度,CPU、内存及磁盘间的不平衡将使CPU及内存的改进形成浪费。

目前改进磁盘存取速度的的方式主要有两种。一是磁盘快取控制(disk cache controller),它将从磁盘读取的数据存在快取内存(cache
memory)中以减少磁盘存取的次数,数据的读写都在快取内存中进行,大幅增加存取的速度,如要读取的数据不在快取内存中,或要写数据到磁盘时,才做磁盘的存取动作。这种方式在单工环境(single-tasking
envioronment)如DOS之下,对大量数据的存取有很好的性能(量小且频繁的存取则不然),但在多工(multi-tasking)环境之下(因为要不停的作数据交换(swapping)的动作)或数据库(database)的存取(因为每一记录都很小)就不能显示其性能。这种方式没有任何安全保障。

其二是使用磁盘阵列的技术。磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列,当作单一磁盘使用,它将数据以分段(striping)的方式储存在不同的磁盘中,存取数据时,阵列中的相关磁盘一起动作,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术,称为RAID
level,不同的level针对不同的系统及应用,以解决数据安全的问题。

一般高性能的磁盘阵列都是以硬件的形式来达成,进一步的把磁盘快取控制及磁盘阵列结合在一个控制器(RAID
controler或控制卡上,针对不同的用户解决人们对磁盘输出入系统的四大要求:

(1)增加存取速度,

(2)容错(fault tolerance),即安全性

(3)有效的利用磁盘空间;

(4)尽量的平衡CPU,内存及磁盘的性能差异,提高电脑的整体工作性能。

2.磁盘阵列原理

磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID level,RAID是Redundent Array of Inexpensive
Disks的缩写,而每一level代表一种技术,目前业界公认的标准是RAID 0~RAID 5。这个level并不代表技术的高低,level
5并不高于level 3,level 1也不低过level 4,至于要选择那一种RAID level的产品,纯视用户的操作环境(operating
environment)及应用(application)而定,与level的高低没有必然的关系。

RAID 0及RAID 1适用于PC及PC相关的系统如小型的网络服务器(network
server)及需要高磁盘容量与快速磁盘存取的工作站等,比较便宜;RAID 3及RAID 4适用于大型电脑及影像、CAD/CAM等处理;RAID

5多用于OLTP(在线事务处理),因有金融机构及大型数据处理中心的迫切需要,故使用较多而较有名气, RAID 2较少使用,其他如RAID 6,RAID
7,乃至RAID 10等,都是厂商各做各的,并无一致的标准,在此不作说明。介绍各个RAID level之前, 先看看形成磁盘阵列的两个基本技术:

磁盘延伸(Disk Spanning):

译为磁盘延伸,能确切的表示disk
spanning这种技术的含义。如图磁盘阵列控制器,联接了四个磁盘,这四个磁盘形成一个阵列(array),而磁盘阵列的控制器(RAID
controller)是将此四个磁盘视为单一的磁盘,如DOS环境下的C:盘。这是disk
spanning的意义,因为把小容量的磁盘延伸为大容量的单一磁盘,用户不必规划数据在各磁盘的分布,而且提高了磁盘空间的使用率。并使磁盘容量几乎可作无限的延伸;而各个磁盘一起作取存的动作,比单一磁盘更为快捷。很明显的,有此阵列的形成而产生RAID的各种技术。

磁盘或数据分段(Disk Striping or Data Striping):

因为磁盘阵列是将同一阵列的多个磁盘视为单一的虚拟磁盘(virtual disk),所以其数据是以分段(block or

segment)的方式顺序存放在磁盘阵列中,数据按需要分段,从第一个磁盘开始放,放到最後一个磁盘再回到第一个磁盘放起,直到数据分布完毕。至于分段的大小视系统而定,有的系统或以1KB最有效率,或以4KB,或以6KB,甚至是4MB或8MB的,但除非数据小于一个扇区(sector,即521bytes),否则其分段应是512byte的倍数。因为磁盘的读写是以一个扇区为单位,若数据小于512bytes,系统读取该扇区后,还要做组合或分组(视读或写而定)的动作,浪费时间。从上图我们可以看出,数据以分段于在不同的磁盘,整个阵列的各个磁盘可同时作读写,故数据分段使数据的存取有最好的效率,理论上本来读一个包含四个分段的数据所需要的时间约=(磁盘的access

time+数据的tranfer time)X4次,现在只要一次就可以完成。

若以N表示磁盘的数目,R表示读取,W表示写入,S表示可使用空间,则数据分段的性能为:

R:N(可同时读取所有磁盘)

W:N(可同时写入所有磁盘)

S:N(可利用所有的磁盘,并有最佳的使用率)

Disk striping也称为RAID 0,很多人以为RAID 0没有甚么,其实这是非常错误的观念, 因为RAID
0使磁盘的输出入有最高的效率。而磁盘阵列有更好效率的原因除数据分段外,它可以同时执行多个输出入的要求,因为阵列中的每一个磁盘都能独立动作,分段放在不同的磁盘,不同的磁盘可同时作读写,而且能在快取内存及磁盘作并行存取(parallel
access)的动作,但只有硬件的磁盘阵列才有此性能表现。

从上面两点我们可以看出,disk spanning定义了RAID的基本形式,提供了一个便宜、灵活、高性能的系统结构,而disk
striping解决了数据的存取效率和磁盘的利用率问题,RAID 1至RAID 5是在此基础上提供磁盘安全的方案。

RAID 1

RAID 1是使用磁盘镜像(disk mirroring)的技术。磁盘镜像应用在RAID 1之前就在很多系统中使用,它的方式是在工作磁盘(working
disk)之外再加一额外的备份磁盘(backup disk),两个磁盘所储存的数据完全一样,数据写入工作磁盘的同时亦写入备份磁盘。磁盘镜像不见得就是RAID
1,如Novell Netware亦有提供磁盘镜像的功能,但并不表示Netware有了RAID 1的功能。一般磁盘镜像和RAID 1有二点最大的不同:

RAID

1无工作磁盘和备份磁盘之分,多个磁盘可同时动作而有重叠(overlaping)读取的功能,甚至不同的镜像磁盘可同时作写入的动作,这是一种最佳化的方式,称为负载平衡(load-balance)。例如有多个用户在同一时间要读取数据,系统能同时驱动互相镜像的磁盘,同时读取数据,以减轻系统的负载,增加I/O的性能。

RAID 1的磁盘是以磁盘延伸的方式形成阵列,而数据是以数据分段的方式作储存,因而在读取时,它几乎和RAID
0有同样的性能。从RAID的结构就可以很清楚的看出RAID 1和一般磁盘镜像的不同。

下图为RAID 1,每一笔数据都储存两份:

从图可以看出:

R:N(可同时读取所有磁盘)

W:N/2(同时写入磁盘数)

S:N/2(利用率)

读取数据时可用到所有的磁盘,充分发挥数据分段的优点;写入数据时,因为有备份,所以要写入两个磁盘,其效率是N/2,磁盘空间的使用率也只有全部磁盘的一半。

很多人以为RAID 1要加一个额外的磁盘,形成浪费而不看好RAID 1,事实上磁盘越来越便宜,并不见得造成负担,况且RAID 1有最好的容错(fault
tolerence)能力,其效率也是除RAID 0之外最好的。

在磁盘阵列的技术上,从RAID 1到RAID
5,不停机的意思表示在工作时如发生磁盘故障,系统能持续工作而不停顿,仍然可作磁盘的存取,正常的读写数据;而容错则表示即使磁盘故障,数据仍能保持完整,可让系统存取到正确的数据,而SCSI的磁盘阵列更可在工作中抽换磁盘,并可自动重建故障磁盘的数据。磁盘阵列之所以能做到容错及不停机,是因为它有冗余的磁盘空间可资利用,这也就是Redundant的意义。

RAID 2

RAID 2是把数据分散为位(bit)或块(block),加入海明码Hamming

Code,在磁盘阵列中作间隔写入(interleaving)到每个磁盘中,而且地址(address)都一样,也就是在各个磁盘中,其数据都在相同的磁道(cylinder
or track)及扇区中。RAID 2的设计是使用共轴同步(spindle synchronize)的技术,存取数据时,整个磁盘阵列一起动作,在各作磁
盘的相同位置作平行存取,所以有最好的存取时间(accesstime),其总线(bus)是特别的设计,以大带宽(band
wide)并行传输所存取的数据,所以有最好的传输时间(transfer time)。在大型档案的存取应用,RAID
2有最好的性能,但如果档案太小,会将其性能拉下来,因为磁盘的存取是以扇区为单位,而RAID
2的存取是所有磁盘平行动作,而且是作单位元的存取,故小于一个扇区的数据量会使其性能大打折扣。RAID
2是设计给需要连续且大量数据的电脑使用的,如大型电脑(mainframe to
supercomputer)、作影像处理或CAD/CAM的工作站(workstation)等,并不适用于一般的多用户环境、网络服务器 (network
server),小型机或PC。

RAID 2的安全采用内存阵列(memory array)的技术,使用多个额外的磁盘作单位错误校正(single-bit

correction)及双位错误检测(double-bit
detection);至于需要多少个额外的磁盘,则视其所采用的方法及结构而定,例如八个数据磁盘的阵列可能需要三个额外的磁盘,有三十二个数据磁盘的高档阵列可能需要七个额外的磁盘。

RAID 3

RAID 3的数据储存及存取方式都和RAID 2一样,但在安全方面以奇偶校验(parity
check)取代海明码做错误校正及检测,所以只需要一个额外的校检磁盘(parity
disk)。奇偶校验值的计算是以各个磁盘的相对应位作XOR的逻辑运算,然后将结果写入奇偶校验磁盘,任何数据的修改都要做奇偶校验计算,
如某一磁盘故障,换上新的磁盘后,整个磁盘阵列(包括奇偶校验磁盘)需重新计算一次,
将故障磁盘的数据恢复并写入新磁盘中;如奇偶校验磁盘故障,则重新计算奇偶校验值,以达容错的要求.较之RAID 1及RAID 2,RAID
3有85%的磁盘空间利用率,其性能比RAID
2稍差,因为要做奇偶校验计算;共轴同步的平行存取在读档案时有很好的性能,但在写入时较慢,需要重新计算及修改奇偶校验磁盘的内容。RAID
3和RAID2有同样的应用方式,适用大档案及大量数据输出入的应用,并不适用于PC及网络服务器。

RAID 4

RAID 4也使用一个校验磁盘,但和RAID 3不一样

RAID 4是以扇区作数据分段,各磁盘相同位置的分段形成一个校验磁盘分段(parity
block),放在校验磁盘。这种方式可在不同的磁盘平行执行不同的读取命今,大幅提高磁盘阵列的读取性能;但写入数据时,因受限于校验磁盘,同一时间只能作一次,启动所有磁盘读取数据形成同一校验分段的所有数据分段,与要写入的数据做好校验计算再写入。即使如此,小型档案的写入仍然比RAID
3要快,因其校验计算较简单而非作位(bit level)的计算;但校验磁盘形成RAID 4的瓶颈,降低了性能,因有RAID 5而使得RAID
4较少使用。

RAID 5

RAID5避免了RAID
4的瓶颈,方法是不用校验磁盘而将校验数据以循环的方式放在每一个磁盘中,磁盘阵列的第一个磁盘分段是校验值,第二个磁盘至后一个磁盘再折回第一个磁盘的分段是数据,然后第二个磁盘的分段是校验值,从第三个磁盘再折回第二个磁盘的分段是数据,以此类推,直到放完为止。图中的第一个parity
block是由A0,A1…,B1,B2计算出来,第二个parity
block是由B3,B4,…,C4,D0计算出来,也就是校验值是由各磁盘同一位置的分段的数据所计算出来。这种方式能大幅增加小档案的存取性能,不但可同时读取,甚至有可能同时执行多个写入的动作,如可写入数据到磁盘1而其parity
block在磁盘2,同时写入数据到磁盘4而其parity block在磁盘1,这对联机交易处理 (OLTP,On-Line Transaction
Processing)如银行系统、金融、股市等或大型数据库的处理提供了最佳的解决方案(solution),因为这些应用的每一笔数据量小,磁盘输出入频繁而且必须容错。

事实上RAID 5的性能并无如此理想,因为任何数据的修改,都要把同一parityblock的所有数据读出来修改后,做完校验计算再写回去,也就是RMW
cycle(Read-Modify-Write cycle,这个cycle没有包括校验计算);正因为牵一而动全身,所以:

R:N(可同时读取所有磁盘)

W:1(可同时写入磁盘数)

S:N-1(利用率)

RAID 5的控制比较复杂,尤其是利用硬件对磁盘阵列的控制,因为这种方式的应用比其他的RAID
level要掌握更多的事情,有更多的输出入需求,既要速度快,又要处理数据,计算校验值,做错误校正等,所以价格较高;其应用最好是OLTP,至于用于图像处理等,
不见得有最佳的性能。

2.磁盘阵列的额外容错功能:Spare or Standby driver

事实上容错功能已成为磁盘阵列最受青睐的特性,为了加强容错的功能以及使系统在磁盘故障的情况下能迅速的重建数据,以维持系统的性能,一般的磁盘阵列系统都可使用热备份(hotspare
or hot standby
driver)的功能,所谓热备份是在建立(configure)磁盘阵列系统的时候,将其中一磁盘指定为后备磁盘,此一磁盘在平常并不操作,但若阵列中某一磁盘发生故障时,磁盘阵列即以后备磁盘取代故障磁盘,并自动将故障磁盘的数据重建(rebuild)在后备磁盘之上,因为反应快速,加上快取内存减少了磁盘的存取,

所以数据重建很快即可完成,对系统的性能影响很小。对于要求不停机的大型数据处理中心或控制中心而言,热备份更是一项重要的功能,因为可避免晚间或无人值守时发生磁盘故障所引起的种种不便。

另一个额外的容错功能是坏扇区转移(bad sector
reassignment)。坏扇区是磁盘故障的主要原因,通常磁盘在读写时发生坏扇区的情况即表示此磁盘故障,不能再作读写,甚至有很多系统会因为不能完成读写的动作而死机,但若因为某一扇区的损坏而使工作不能完成或要更换磁盘,则使得系统性能大打折扣,而系统的维护成本也未免太高了。坏扇区转移是当磁盘阵列系统发现磁盘有坏扇区时,以另一空白且无故障的扇区取代该扇区,以延长磁盘的使用寿命,减少坏磁盘的发生率以及系统的维护成本。所以坏扇区转移功能使磁盘阵列具有更好的容错性,同时使整个系统有最好的成本效益比。其他如可外接电池备援磁盘阵列的快取内存,以避免突然断电时数据尚未写回磁盘而损失;或在RAID1时作写入一致性的检查等,虽是小技术,但亦不可忽视。

3.硬件磁盘阵列还是软件磁盘阵列

市面上有所谓硬件磁盘阵列与软件磁盘阵列之分,因为软件磁盘阵列是使用一块SCSI卡与磁盘连接,一般用户误以为是硬件磁盘阵列。以上所述主要是针对硬件磁盘阵列,其与软件磁盘阵列有几个最大的区别。

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