硬盘数据保护技术知多少 熊云飞、杜嘉 1999年 第24期 17版 　　硬盘驱动器是计算机系统中最主要的存储设备，它的容量从早期的5MB到现在的几GB甚至几十GB，从普通的电磁感应磁头到现在的MR磁阻磁头或GMR巨阻磁头，先进技术的注入为硬盘的迅速发展提供了最佳的动力。同时，硬盘作为电脑用户的数据和信息的载体，必然要求数据保存的可靠性和持久性。大家都知道，计算机中数据可靠的重要性，在多数情况下，电脑用户对它的关心甚至超过了速度，原因很简单，如果自己保存的种种数据不时地丢失，那速度再快又有什么意义呢？这可不像硬件设备那样坏了就换一块那么简单，很多时候，用户数据丢失后就没有办法再弥补回来，重大的损失也就在所难免了。由此看来，增强对用户数据的保护具有非常重要的意义。这也是今天我们要谈及的硬盘数据保护技术。 #1一、S.M.A.R.T.技术 最近几年来，人们在不断改善硬盘性能的同时，对其运行状态也有了许多监控手段。传统的测量方法被称之为MTBF（Mean Time Between Failures，平均故障间隔时间），它通过计算两次失败之间的正常运行时间来衡量其稳定性。现在一般的硬盘驱动器都可以达到30万小时的水平，而高端产品则可能在80万小时以上。然而MTBF指标还是有很多不足之处，由于MTBF是一个静态指标，它只针对一批硬盘，并不是对某个具体系统中的某个具体硬盘而言，所以实际使用中的个体差异可能会较大。硬盘驱动器容量的翻番，让每一个潜在的错误带来的数据损失越来越严重。因此确保每个硬盘的可靠性变得比以前更为重要了。 在这种情况下，S.M.A.R.T.（Self－Monitoring， Analysis and Reporting Technology）自监测、分析和报告技术出现了，它在ATA－3标准中被正式确立，而所有硬盘厂商也都提供对它的支持。S.M.A.R.T.技术可以监测磁头、磁盘、马达、电路等，由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录和预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，能够自动向用户发出警告。而更先进的技术还可以自动降低硬盘的运行速度，把重要数据文件转存到其它安全扇区或其他存储设备上，通过S.M.A.R.T.技术可以对硬盘潜在故障进行有效预测，提高数据的安全性。必须注意的是，由于使用硬件监测技术，S.M.A.R.T技术必须通过主板的BIOS设定，相应功能才能实现。 在过去的几年时间里，一些可能会用于S.M.A.R.T.系统的技术经过众多科技人员的联合攻关，现在已经进入了实用阶段。对硬盘内部结构及组成部分的细微分析（^241701a^），使得硬盘驱动器的设计者们明白了许多典型的出错机理，这不但为在今后的设计提供了很好的改进方案，同时也给了我们一个预测驱动器出错的方法。 #1二、Data Lifeguard技术 Data Lifeguard（数据卫士）是西部数据公司为支持Ultra DMA/66传输界面的新硬盘提供的数据保护技术。它能够利用硬盘没有操作的空闲时间，每8个小时自动检测硬盘上的数据，在数据出现问题之前修正错误。同时它还可以自动检测并修复由于过度使用而造成的故障扇区，由于通常情况下数据卫士会在硬盘上预留5％的备用扇区，当发现了坏扇区时，数据卫士会自动将它标记为坏扇区，同时将修正的数据写到备用扇区中，保障数据的可靠性。该技术最大的特点在于完全自动，不需用户干预、不需安装驱动程序。（^241701b^） #1三、SPS和DPS技术 SPS（Shock Protection System）震动保护系统　是由昆腾（^241701c^）公司开发，应用在火球七代EX系列以后产品。它针对用户在安装或其他非操作状态下，硬盘可能发生震动、撞击所设计的防震保护技术。在普通状态下，硬盘发生碰撞时，很容易造成磁头飞高又迅速落下，磁盘表面可能因此受到几百G的压力而使盘片受损或出现微粒，从而造成硬盘发生错误或数据丢失。SPS的设计原则就是在撞击到来时，保持磁头不受震动，磁头和磁头臂停泊在盘片上，冲击能量被硬盘其他部分吸收，这样能有效地提高硬盘的抗震性能，使硬盘在运输、使用及安装的过程中最大限度地免受震动的损坏。 DPS（Data Protection System）数据保护系统　这是昆腾火球八代系列硬盘，除支持Ultra DMA/66传输界面，SPS防震系统外，首次内建的数据保护技术。它采用简单有效的方法，提供桌面PC存储系统的可靠性和数据的完整性。DPS可快速自动检测硬盘的每一个扇区，并在硬盘的前300M空间定位存放操作系统或其他应用系统的重要部分。当系统发生问题时，DPS可以在90秒内自动检测并恢复系统数据，即使系统无法自举，也可以用包含DPS的系统软盘启动系统，再通过DPS自动检测并分析故障原因，尽可能保证数据不被丢失。如果错误发生在非主分区，采用DPS扩展检测方式仍可继续检测硬盘的所有数据，时间长短根据硬盘容量而定，正常情况下不会超过20分钟。另外DPS可以向前兼容火球等他系列和大脚系列产品，即昆腾产品用户都可以使用DPS数据保护系统。 #1四、ShockBlock和MaxSafe技术 ShockBlock是迈拓公司（^241701d^）在其金钻二代硬盘上使用的防震技术，它的设计思想和昆腾的SPS相似，采用先进的设计制造工艺，在意外碰撞发生时，尽可能避免磁头和磁盘表面发生撞击，减少因此而引起的磁盘表面损坏。从设计上来看，ShockBlock系统多数情况下可以承受持续震动和最高1000G的撞击力，将风险降低到最低限度。 MaxSafe同样也是金钻二代拥有的独特数据保护技术，它可以自动侦测、诊断和修正硬盘发生的问题，提供更高的数据完整性和可靠度。Maxsafe技术的核心是ECC（Error Correction Code错误纠正代码）功能，它在数据传输过程中采用特殊的编码算法，加入附加的ECC检验位代码并保存在硬盘上，当数据重新读出或写入时，通过解码方式去除额外的检验位和原来保存的数据对照，如果编码和解码过程中发生错误，将重新读出数据并保持数据的完整性。另外MaxSafe还支持High－Fly Write Detection（飞高写入检测）功能，在数据写入时，它自动检测并保证磁头飞高距离为百万分之一英寸，保证写入的连续性和正确性。 #1五、Seashield和DST技术 Seashield是希捷公司（^241701e^）推出的新防震保护技术。Seashield提供了由减震弹性材料制成保护软罩，配合磁头臂及盘片间的加强防震设计，为硬盘提供了高达300G的非操作防震能力。另一方面它也提供了印刷电路底板静电放电硬罩及其他防损害措施，保证硬盘的可靠性。 Drive Self Test（DST，驱动器自我测试）功能是希捷新增的数据保护技术，它内建在硬盘的固件中，提供数据的自我检测和诊断功能，在用户卸下硬盘时先进行测试诊断，避免数据无谓的丢失。DST的功能实际只是提供一个完全的数据概念，它的核心还是S.M.A.R.T和ECC功能的体现。 #1六、DFT技术 DFT（Drive Fitness Test，驱动器健康检测）技术是IBM公司为其PC硬盘开发的数据保护技术，它通过使用DFT程序访问IBM硬盘里的DFT微代码对硬盘进行检测，可以让用户方便快捷地检测硬盘的运转状况。 据研究表明，在用户送回返修的硬盘中，大部分的硬盘本身是好的。DFT能够减少这种情形的发生，为用户节省时间和精力，避免因误判造成数据丢失。它在硬盘上分割出一个单独的空间给DFT程序，即使在系统软件不能正常工作的情况下也能调用。 DFT微代码可以自动对错误事件进行登记，并将登记数据保存到硬盘上的保留区域中。DFT微代码还可以实时对硬盘进行物理分析，如通过读取伺服位置错误信号来计算出盘片交换、伺服稳定性、重复移动等参数，并给出图形供用户或技术人员参考。这是一个全新的观念，硬盘子系统的控制信号可以被用来分析硬盘本身的机械状况。 而DFT软件是一个独立的不依赖操作系统的软件，它可以在用户其他任何软件失效的情况下运行。 综上所述可以看到，对当前硬盘朝着高单碟容量、高密度磁道、高传输速率等方向发展趋势而言，任何一点撞击或磁头读写的偏差都可能造成数据错误或丢失，硬盘的防震系统和数据保护技术已显得越来越重要。而这些对于广大用户尤其是商业用户，先进的防震系统和优秀的数据保护技术无疑可以提供最佳的存储环境。但需要注意的是，尽管硬盘厂商使用了先进的数据保护技术，备份仍是保证数据安全的重要手段。