跳出硬盤(pán)認識的誤區
1995年，偶然在同事那里見(jiàn)到一個(gè)陌生的物件，好奇地問(wèn)那是什么，朋友答：“這是電腦用的硬盤(pán)！” 這就是高朋*次認識硬盤(pán)的經(jīng)過(guò)。
幾年下來(lái)，單位的電腦越來(lái)越多，電腦問(wèn)題也隨之多起來(lái)，高朋便有機會(huì )研究PC的維護。在維護過(guò)程中，由于硬盤(pán)出問(wèn)題是較多的, 尤其是出壞道的情況更是令人頭疼。于是，高朋查遍圖書(shū)館、新華書(shū)店的計算機類(lèi)圖書(shū)，研究壞道修復的方法。令人失望的是，各種書(shū)刊上所說(shuō)的方法大同小異（懷疑有傳抄之嫌），不僅用處不大，而且嚴重誤導讀者。
多年來(lái)一直誤導著(zhù)高朋的幾個(gè)常識性問(wèn)題是：
1．硬盤(pán)邏輯壞道可以修復，而物理壞道不可修復。實(shí)際情況是，壞道并不分為邏輯壞道和物理壞道，不知道誰(shuí)發(fā)明這兩個(gè)概念，反正廠(chǎng)家提供的技術(shù)資料中都沒(méi)有這樣的概念，倒是分為按邏輯地址記錄的壞扇區和按物理地址記錄的壞扇區。
2．硬盤(pán)出廠(chǎng)時(shí)沒(méi)有壞道，用戶(hù)發(fā)現壞道就意味著(zhù)硬盤(pán)進(jìn)入危險狀態(tài)。實(shí)際情況是，每個(gè)硬盤(pán)出廠(chǎng)前都記錄有一定數量的壞道，有些數量甚至達到數千上萬(wàn)個(gè)壞扇區，相比之下，用戶(hù)發(fā)現一兩個(gè)壞道算多大危險？
3．硬盤(pán)不認盤(pán)就沒(méi)救，0磁道壞可以用分區方法來(lái)解決。實(shí)際情況是，有相當部分不認的硬盤(pán)也可以修好，而0磁道壞時(shí)很難分區。
如此誤導，如不是自己搜集研究外文資料并長(cháng)期實(shí)踐，說(shuō)不準還長(cháng)期拿來(lái)作信條呢。 在國外有許多的專(zhuān)業(yè)的硬盤(pán)維修論壇，在那里你可以發(fā)現有一些*的硬盤(pán)維修技術(shù)達到了很高水準。我敢肯定，他們的一些技術(shù)會(huì )令眾多硬盤(pán)廠(chǎng)家頭痛不已。和世界上眾多專(zhuān)業(yè)硬盤(pán)修理高手交流，使高朋受益菲淺。 這三年來(lái)，高朋辭去教師工作，專(zhuān)門(mén)從事硬盤(pán)修復工作，經(jīng)手修復的硬盤(pán)已超過(guò)萬(wàn)個(gè)。
總結起來(lái)，高朋的技術(shù)來(lái)源有三方面：
1．搜集國外技術(shù)資料與國外專(zhuān)業(yè)人士交流；
2．購買(mǎi)專(zhuān)業(yè)工具軟件（有同步技術(shù)更新支持）；
3．自己的實(shí)踐經(jīng)驗。
很遺憾，我沒(méi)有找到教我修復硬盤(pán)的老師，也不認為哪本教科書(shū)對我修硬盤(pán)有太大幫助。
硬盤(pán)修復人士需要弄明白的幾個(gè)基本概念
在研究硬盤(pán)修復和使用專(zhuān)業(yè)軟件修復硬盤(pán)的過(guò)程中，必將涉及到一些基本的概念。在這里，高朋根據自己的研究和實(shí)踐經(jīng)驗，試圖總結并解釋一些與“硬盤(pán)缺陷”相關(guān)的概念，與眾位讀者交流。
Bad sector (壞扇區)
在硬盤(pán)中無(wú)法被正常訪(fǎng)問(wèn)或不能被正確讀寫(xiě)的扇區都稱(chēng)為Bad sector。一個(gè)扇區能存儲512Bytes的數據，如果在某個(gè)扇區中有任何一個(gè)字節不能被正確讀寫(xiě)，則這個(gè)扇區為Bad sector。除了存儲512Bytes外，每個(gè)扇區還有數十個(gè)Bytes信息，包括標識（ID）、校驗值和其它信息。這些信息任何一個(gè)字節出錯都會(huì )導致該扇區變“Bad”。例如，在低級格式化的過(guò)程中每個(gè)扇區都分配有一個(gè)編號，寫(xiě)在ID中。如果ID部分出錯就會(huì )導致這個(gè)扇區無(wú)法被訪(fǎng)問(wèn)到，則這個(gè)扇區屬于Bad sector。有一些Bad sector能夠通過(guò)低級格式化重寫(xiě)這些信息來(lái)糾正。
Bad cluster (壞簇)
在用戶(hù)對硬盤(pán)分區并進(jìn)行高級格式化后，每個(gè)區都會(huì )建立文件分配表（File Allocation Table, FAT)。FAT中記錄有該區內所有cluster（簇）的使用情況和相互的鏈接關(guān)系。如果在高級格式化（或工具軟件的掃描）過(guò)程中發(fā)現某個(gè)cluster使用的扇區包括有壞扇區，則在FAT中記錄該cluster為Bad cluster，并在以后存放文件時(shí)不再使用該cluster,以避免數據丟失。有時(shí)病毒或惡意軟件也可能在FAT中將無(wú)壞扇區的正常cluster標記為Bad cluster, 導致正常cluster不能被使用。 這里需要強調的是，每個(gè)cluster包括若干個(gè)扇區，只要其中存在一個(gè)壞扇區，則整個(gè)cluster中的其余扇區都一起不再被使用.
Defect (缺陷)
在硬盤(pán)內部中所有存在缺陷的部分都被稱(chēng)為Defect。 如果某個(gè)磁頭狀態(tài)不好，則這個(gè)磁頭為Defect head。 如果盤(pán)面上某個(gè)Track(磁道)不能被正常訪(fǎng)問(wèn)，則這Track為Defect Track. 如果某個(gè)扇區不能被正常訪(fǎng)問(wèn)或不能正確記錄數據，則該扇區也稱(chēng)為Defect Sector. 可以認為Bad sector 等同于 Defect sector. 從總的來(lái)說(shuō)，某個(gè)硬盤(pán)只要有一部分存在缺陷，就稱(chēng)這個(gè)硬盤(pán)為Defect hard disk.
P-list (永久缺陷表)
現在的硬盤(pán)密度越來(lái)越高，單張盤(pán)片上存儲的數據量超過(guò)40Gbytes. 硬盤(pán)廠(chǎng)家在生產(chǎn)盤(pán)片過(guò)程極其精密，但也極難做到*的完美，硬盤(pán)盤(pán)面上或多或少存在一些缺陷。廠(chǎng)家在硬盤(pán)出廠(chǎng)前把所有的硬盤(pán)都進(jìn)行低級格式化，在低級格式化過(guò)程中將自動(dòng)找出所有defect track和defect sector，記錄在P-list中。并且在對所有磁道和扇區的編號過(guò)程中，將skip（跳過(guò)）這些缺陷部分，讓用戶(hù)永遠不能用到它們。這樣，用戶(hù)在分區、格式化、檢查剛購買(mǎi)的新硬盤(pán)時(shí)，很難發(fā)現有問(wèn)題。一般的硬盤(pán)都在P-list中記錄有一定數量的defect, 少則數百，多則數以萬(wàn)計。如果是SCSI硬盤(pán)的話(huà)可以找到多種通用軟件查看到P-list，因為各種牌子的SCSI硬盤(pán)使用兼容的SCSI指令集。而不同牌子不同型號的IDE硬盤(pán)，使用各自不同的指令集，想查看其P-list要用針對性的專(zhuān)業(yè)軟件。
G-list (增長(cháng)缺陷表)
用戶(hù)在使用硬盤(pán)過(guò)程中，有可能會(huì )發(fā)現一些新的defect sector。 按“三包”規定，只要出現一個(gè)defect sector，商家就應該為用戶(hù)換或修?，F在大容量的硬盤(pán)出現一個(gè)defect sector概率實(shí)在很大，這樣的話(huà)硬盤(pán)商家就要為售后服務(wù)忙碌不已了。于是，硬盤(pán)廠(chǎng)商設計了一個(gè)自動(dòng)修復機制，叫做Automatic Reallcation。有大多數型號的硬盤(pán)都有這樣的功能：在對硬盤(pán)的讀寫(xiě)過(guò)程中，如果發(fā)現一個(gè)defect sector，則自動(dòng)分配一個(gè)備用扇區替換該扇區，并將該扇區及其替換情況記錄在G-list中。這樣一來(lái)，少量的defect sector對用戶(hù)的使用沒(méi)有太大的影響。
也有一些硬盤(pán)自動(dòng)修復機制的激發(fā)條件要嚴格一些，需要用某些軟件來(lái)判斷defect sector,并通過(guò)某個(gè)端口（據說(shuō)是50h）調用自動(dòng)修復機制。比如常用的Lformat, ADM，DM中的Zero fill，Norton中的Wipeinfo和校正工具，西數工具包中的wddiag, IBM的DFT中的Erase等。這些工具之所以能在運行過(guò)后消除了一些“壞道”，很重要的原因就在這Automatic Reallcation（當然還有其它原因），而不能簡(jiǎn)單地概括這些“壞道”是什么“邏輯壞道”或“假壞道”。 如果哪位被誤導中毒太深的讀者不相信這個(gè)事實(shí)，等他找到能查看G-list的專(zhuān)業(yè)工具后就知道，這些工具運行過(guò)后，G-list將會(huì )增加多少記錄！“邏輯壞道”或“假壞道”有必要記錄在G-list中并用其它扇區替換么？
當然，G-list的記錄不會(huì )無(wú)限制，所有的硬盤(pán)都會(huì )限定在一定數量范圍內。如火球系列限度是500，美鉆二代的限度是636，西數BB的限度是508，等等。超過(guò)限度，Automatic Reallcation就不能再起作用。這就是為何少量的“壞道”可以通過(guò)上述工具修復（有人就概括為：“邏輯壞道”可以修復），而壞道多了不能通過(guò)這些工具修復（又有人概括為：“物理壞道”不可以修復）。
Bad track (壞道）
這個(gè)概念源于十多年前小容量硬盤(pán)（100M以下），當時(shí)的硬盤(pán)在外殼上都貼有一張小表格，上面列出該硬盤(pán)中有缺陷的磁道位置（新硬盤(pán)也有）。在對這個(gè)硬盤(pán)進(jìn)行低級格式化時(shí)（如用ADM或DM 5.0等工具,或主板中的低格工具），需要填入這些Bad track的位置, 以便在低格過(guò)程中跳過(guò)這些磁道?，F在的大容量硬盤(pán)在結構上與那些小容量硬盤(pán)相差極大，這個(gè)概念用在大容量硬盤(pán)上有點(diǎn)牽強。
讀者們還可能發(fā)現國內很多刊物和網(wǎng)上文章中還有這么幾個(gè)概念：物理壞道，邏輯壞道，真壞道，假壞道，硬壞道，軟壞道等。高朋在國外的硬盤(pán)技術(shù)資料中沒(méi)有找到對應的英文概念，也許是*人自己概括的吧？既然有那么多的人能接受這些概念，也許某些專(zhuān)家能作出一些的合理解釋。 高朋不習慣使用這些概念，不想對它們作牽強的解釋?zhuān)x者們看看是誰(shuí)說(shuō)的就去問(wèn)誰(shuí)吧。
深入了解硬盤(pán)參數
正常情況下，硬盤(pán)在接通電源之后，都要進(jìn)行“初始化”過(guò)程（也可以稱(chēng)為“自檢”）。這時(shí)，會(huì )發(fā)出一陣子自檢聲音，這些聲音長(cháng)短和規律視不同牌子硬盤(pán)而各不一樣，但同型號的正常硬盤(pán)的自檢聲音是一樣的。 有經(jīng)驗的人都知道，這些自檢聲音是由于硬盤(pán)內部的磁頭尋道及歸位動(dòng)作而發(fā)出的。為什么硬盤(pán)剛通電就需要執行這么多動(dòng)作呢？簡(jiǎn)單地說(shuō)，是硬盤(pán)在讀取的記錄在盤(pán)片中的初始化參數。
一般熟悉硬盤(pán)的人都知道，硬盤(pán)有一系列基本參數，包括：牌子、型號、容量、柱面數、磁頭數、每磁道扇區數、系列號、緩存大小、轉速、S.M.A.R.T值等。其中一部分參數就寫(xiě)在硬盤(pán)的標簽上，有些則要通過(guò)軟件才能測出來(lái)。但是，高朋告訴你，這些參數僅僅是初始化參數的一小部分，盤(pán)片中記錄的初始化參數有數十甚至數百個(gè)！硬盤(pán)的CPU在通電后自動(dòng)尋找BIOS中的啟動(dòng)程序，然后根據啟動(dòng)程序的要求，依次在盤(pán)片中指定的位置讀取相應的參數。如果某一項重要參數找不到或出錯，啟動(dòng)程序無(wú)法完成啟動(dòng)過(guò)程，硬盤(pán)就進(jìn)入保護模式。在保護模式下，用戶(hù)可能看不到硬盤(pán)的型號與容量等參數，或者無(wú)法進(jìn)入任何讀寫(xiě)操作。近來(lái)有些系列的硬盤(pán)就是這個(gè)原因而出現類(lèi)似的通病，如：FUJITSU MPG系列自檢聲正常卻不認盤(pán)，MAXTOR美鉆系列認不出正確型號及自檢后停轉，WD BB EB系列能正常認盤(pán)卻拒絕讀寫(xiě)操作等。
不同牌子不同型號的硬盤(pán)有不同的初始化參數集，以較熟悉的Fujitsu硬盤(pán)為例，高朋簡(jiǎn)要地講解其中一部分參數，以便讀者理解內部初始化參數的原理。
通過(guò)專(zhuān)用的程序控制硬盤(pán)的CPU，根據BIOS程序的需要，依次讀出初始化參數集，按模塊分別存放為69個(gè)不同的文件，文件名也與BIOS程序中調用到的參數名稱(chēng)一致。其中部分參數模塊的簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：
DM硬盤(pán)內部的基本管理程序
- PL永久缺陷表
- TS缺陷磁道表
- HS實(shí)際物理磁頭數及排列順序
- SM*級加密狀態(tài)及密碼
- SU用戶(hù)級加密狀態(tài)及密碼
- CI 硬件信息，包括所用的CPU型號，BIOS版本，磁頭種類(lèi)，磁盤(pán)碟片種類(lèi)等
- FI生產(chǎn)廠(chǎng)家信息
- WE寫(xiě)錯誤記錄表
- RE讀錯誤記錄表
- SI容量設定，指定允許用戶(hù)使用的*容量（MAX LBA），轉換為外部邏輯磁頭數(一般為16)和邏輯每磁道扇區數（一般為63）
- ZP區域分配信息，將每面盤(pán)片劃分為十五個(gè)區域，各個(gè)區域上分配的不同的扇區數量，從而計算出*的物理容量。
這些參數一般存放在普通用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)不到的位置,有些是在物理零磁道以前,可以認為是在負磁道的位置?？赡苊總€(gè)參數占用一個(gè)模塊，也可能幾個(gè)參數占用同一模塊。模塊大小不一樣，有些模塊才一個(gè)字節，有些則達到64K字節。這些參數并不是連續存放的，而是各有各的固定位置。
讀出內部初始化參數表后，就可以分析出每個(gè)模塊是否處于正常狀態(tài)。當然，也可以修正這些參數，重新寫(xiě)回盤(pán)片中指定的位置。這樣，就可以把一些因為參數錯亂而無(wú)法正常使用的硬盤(pán)“修復”回正常狀態(tài)。
如果讀者有興趣進(jìn)一步研究，不妨將硬盤(pán)電路板上的ROM芯片取下，用寫(xiě)碼機讀出其中的BIOS程序，可以在程序段中找到以上所列出的參數名稱(chēng)。
硬盤(pán)修復之低級格式化
熟悉硬盤(pán)的人都知道，在必要的時(shí)候需要對硬盤(pán)做“低級格式化”（下面簡(jiǎn)稱(chēng)“低格”）。進(jìn)行低格所使用的工具也有多種：有用廠(chǎng)家專(zhuān)用設備做的低格，有用廠(chǎng)家提供的軟件工具做的低格，有用DM工具做的低格，有用主板BIOS中的工具做的低格，有用Debug工具做的低格，還有用專(zhuān)業(yè)軟件做低格……
不同的工具所做的低格對硬盤(pán)的作用各不一樣。有些人覺(jué)得低格可以修復一部分硬盤(pán)，有些人則覺(jué)得低格十分危險，會(huì )嚴重損害硬盤(pán)。高朋用過(guò)多種低格工具，認為低格是修復硬盤(pán)的一個(gè)有效手段。下面總結一些關(guān)于低格的看法，與廣大網(wǎng)友交流。
大家關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題：“低格過(guò)程到底對硬盤(pán)進(jìn)行了什么操作？”實(shí)踐表明低格過(guò)程有可能進(jìn)行下列幾項工作，不同的硬盤(pán)的低格過(guò)程相差很大，不同的軟件的低格過(guò)程也相差很大。
A. 對扇區清零和重寫(xiě)校驗值
低格過(guò)程中將每個(gè)扇區的所有字節全部置零，并將每個(gè)扇區的校驗值也寫(xiě)回初始值，這樣可以將部分缺陷糾正過(guò)來(lái)。譬如，由于扇區數據與該扇區的校驗值不對應，通常就被報告為校驗錯誤（ECC Error）。如果并非由于磁介質(zhì)損傷，清零后就很有可能將扇區數據與該扇區的校驗值重新對應起來(lái)，而達到“修復”該扇區的功效。這是每種低格工具和每種硬盤(pán)的低格過(guò)程最基本的操作內容，同時(shí)這也是為什么通過(guò)低格能“修復大量壞道”的基本原因。另外，DM中的Zero Fill（清零）操作與IBM DFT工具中的Erase操作，也有同樣的功效。
B. 對扇區的標識信息重寫(xiě)
在多年以前使用的老式硬盤(pán)（如采用ST506接口的硬盤(pán)），需要在低格過(guò)程中重寫(xiě)每個(gè)扇區的標識（ID）信息和某些保留磁道的其他一些信息，當時(shí)低格工具都必須有這樣的功能。但現在的硬盤(pán)結構已經(jīng)大不一樣，如果再使用多年前的工具來(lái)做低格會(huì )導致許多令人痛苦的意外。難怪經(jīng)常有人在痛苦地高呼：“危險！切勿低格硬盤(pán)！我的硬盤(pán)已經(jīng)毀于低格！”
C. 對扇區進(jìn)行讀寫(xiě)檢查，并嘗試替換缺陷扇區
有些低格工具會(huì )對每個(gè)扇區進(jìn)行讀寫(xiě)檢查，如果發(fā)現在讀過(guò)程或寫(xiě)過(guò)程出錯，就認為該扇區為缺陷扇區。然后，調用通用的自動(dòng)替換扇區（Automatic reallocation sector）指令，嘗試對該扇區進(jìn)行替換，也可以達到“修復”的功效。
D. 對所有物理扇區進(jìn)行重新編號
編號的依據是P-list中的記錄及區段分配參數（該參數決定各個(gè)磁道劃分的扇區數），經(jīng)過(guò)編號后，每個(gè)扇區都分配到一個(gè)特定的標識信息（ID）。編號時(shí)，會(huì )自動(dòng)跳過(guò)P-list中所記錄的缺陷扇區，使用戶(hù)無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)到那些缺陷扇區（用戶(hù)不必在乎永遠用不到的地方的好壞）。如果這個(gè)過(guò)程半途而廢，有可能導致部分甚至所有扇區被報告為標識不對（Sector ID not found, IDNF）。要特別注意的是，這個(gè)編號過(guò)程是根據真正的物理參數來(lái)進(jìn)行的，如果某些低格工具按邏輯參數（以 16heads 63sector為最典型）來(lái)進(jìn)行低格，是不可能進(jìn)行這樣的操作。
E. 寫(xiě)磁道伺服信息，對所有磁道進(jìn)行重新編號
有些硬盤(pán)允許將每個(gè)磁道的伺服信息重寫(xiě)，并給磁道重新賦予一個(gè)編號。編號依據P-list或TS記錄來(lái)跳過(guò)缺陷磁道（defect track）,使用戶(hù)無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)（即永遠不必使用）這些缺陷磁道。這個(gè)操作也是根據真正的物理參數來(lái)進(jìn)行。
F. 寫(xiě)狀態(tài)參數，并修改特定參數
有些硬盤(pán)會(huì )有一個(gè)狀態(tài)參數，記錄著(zhù)低格過(guò)程是否正常結束，如果不是正常結束低格，會(huì )導致整個(gè)硬盤(pán)拒絕讀寫(xiě)操作，這個(gè)參數以富士通IDE硬盤(pán)和希捷SCSI硬盤(pán)為典型。有些硬盤(pán)還可能根據低格過(guò)程的記錄改寫(xiě)某些參數。
下面我們來(lái)看看一些低格工具做了些什么操作：
1. DM中的Low level format
進(jìn)行了A和B操作。速度較快，極少損壞硬盤(pán)，但修復效果不明顯。
2. Lformat
進(jìn)行了A、B、C操作。由于同時(shí)進(jìn)行了讀寫(xiě)檢查，操作速度較慢，可以替換部分缺陷扇區。但其使用的是邏輯參數，所以不可能進(jìn)行D、E和F的操作。遇到IDNF錯誤或伺服錯誤時(shí)很難通過(guò)，半途會(huì )中斷。
3. SCSI卡中的低格工具
由于大部SCSI硬盤(pán)指令集通用，該工具可以對部分SCSI硬盤(pán)進(jìn)行A、B、C、D、F操作，對一部分SCSI硬盤(pán)（如希捷）修復作用明顯。遇到缺陷磁道無(wú)法通過(guò)。同時(shí)也由于自動(dòng)替換功能，檢查到的缺陷數量超過(guò)G-list限度時(shí)將半途結束，硬盤(pán)進(jìn)入拒絕讀寫(xiě)狀態(tài)。
4. 專(zhuān)業(yè)的低格工具
一般進(jìn)行A、B、D、E、F操作。通常配合伺服測試功能（找出缺陷磁道記入TS），介質(zhì)測試功能（找出缺陷扇區記入P-list），使用的是廠(chǎng)家設定的低格程序（通常存放在BIOS或某一個(gè)特定參數模塊中），自動(dòng)調用相關(guān)參數進(jìn)行低格。一般不對缺陷扇區進(jìn)行替換操作。低格完成后會(huì )將許多性能參數設定為剛出廠(chǎng)的狀態(tài)。
在這里, 高朋順便回答一些讀者常重復問(wèn)到的問(wèn)題：
問(wèn)1：低格能不能修復硬盤(pán)？
答1：合適的低格工具能在很大程度上修復硬盤(pán)缺陷。
問(wèn)2：低格會(huì )不會(huì )損傷硬盤(pán)？
答2：正確的低格過(guò)程絕不會(huì )在物理上損傷硬盤(pán)。用不正確的低格工具則可能?chē)乐仄茐挠脖P(pán)的信息，而導致硬盤(pán)不能正常使用。
問(wèn)3：什么時(shí)候需要對硬盤(pán)進(jìn)行低格？
答3：在修改硬盤(pán)的某些參數后必須進(jìn)行低格，如添加P-list記錄或TS記錄，調整區段參數，調整磁頭排列等。另外, 每個(gè)用戶(hù)都可以用適當低格工具修復硬盤(pán)缺陷，注意：必須是適當的低格工具。
問(wèn)4：什么樣的低格工具才可以稱(chēng)為專(zhuān)業(yè)低格工具？
答4：能調用特定型號的記錄在硬盤(pán)內部的廠(chǎng)家低格程序，并能調用到正確參數集對硬盤(pán)進(jìn)行低格，這樣的低格工具均可稱(chēng)為專(zhuān)業(yè)低格工具。
