硬盘数据防护技术浅谈

  
2001年 33期

如果说硬盘是电脑中最有价值的配件，这话一点也不夸张。硬盘内保存了大量的数据（其中包括了你的许多重要资料），其价值是难以估量的，从某种意义上说，这些数据比硬盘本身甚至整台电脑都要宝贵。随着硬盘技术的快速发展，主流硬盘的容量也越来越大，大量的重要信息都被保存在硬盘中。因此，维护硬盘数据的安全问题非常急迫地摆在我们面前。不管是硬件厂商还是软件公司都非常看好这个市场切入点，纷纷推出了基于自己平台的保护数据产品。
　　#1硬盘本身的防护技术
　　目前，我们绝大多数用户都是把重要数据存储在硬盘中，如果硬盘本身都做不到存储数据的安全的话，采用其他的防护手段也是徒劳的。因此，硬盘厂商对自己产品进行宣传时肯定会提出数据安全的概念，也会为此设计各种功能来实现这个目的。
　　从功能上讲，硬盘的数据安全设计分为机械防护，状态监控，数据转移和数据校验四种。
　　1.机械防护：硬盘最怕的就是震动了，几乎每个硬盘厂商都在这方面下足了功夫，使硬盘都有较高的抗震能力。其中最有名的就是Quantum（昆腾）的SPS（Shock Protection System，震动保护系统）和Maxtor（迈拓）的ShockBlock技术，它们的工作原理都是当硬盘遭受震动时，尽可能避免磁头撞击盘片表面而造成数据破坏，因此，这类保护技术大大降低了磁盘碎屑划伤盘片表面的几率。
　　2.状态监控：这种硬盘保护功能基于S.M.A.R.T（Self Monitoring Analysis and Reporting Technology，自分析、报告、检测技术），很多硬盘都设计了相应的软件对硬盘的状态进行检测和监控，如IBM的DFT（Drive Fitness Test，驱动器适应性测试）和Quantum的DPS（Data Protection System，数据保护系统）。
　　3.数据转移：这是建立在状态监控基础上的一种更高级的防护措施。当检测到硬盘有非正常数据区的时候，该数据区的数据便被自动搬移到正常区域中去，Western Digital（西部数据）推出的Data Lifeguard（数据卫士）技术是该类型功能中比较典型的代表，这项功能完全包含在硬盘本身的Firmware（固件）内。硬盘开始工作后每隔8个小时， 数据卫士就会对硬盘作一次扫描、分析和修复工作。数据卫士准备开始扫描、分析与修复的动作时，如果硬盘还有其他的工作要完成时，数据卫士就会向后延长15分钟左右的时间，再开始进行硬盘的扫描、分析与修复的动作，所以使用者并不需要担心数据卫士会影响到硬盘的效率。
　　4.数据校验：MaxSafe是Maxtor在金钻二代系列硬盘上开始使用的新技术，它的功能是在数据传输过程中加入特殊的编码算法，利用内含的ECC（Error Correction Code）错误修正码进行校验。当此数据重新读出或写入时，通过校正位代码来判断是否在数据传输过程中发生错误，如果错误发生，将重新读写数据，以保护数据的完整性。采用这个功能，硬盘发生ECC出错的概率为1/1020。
　　#1利用第三方的硬件设备
　　1.RAID功能：所谓RAID，就是独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks）的缩写，该技术是利用额外的硬盘空间，对数据即时进行镜像和冗余校验的备份。由于是即时性的数据安全模式，对于误操作的数据流失就无法防范了。采用RAID功能备份数据，操作相对复杂，而且成本也最高。
　　2.硬盘保护卡：硬盘保护卡也称为时光回溯卡，它是保护电脑数据资料的一种专用设备。硬盘保护卡有备份方式和动态还原方式两种备份形式，它是将一块固定大小的硬盘空间作为缓冲区来实现数据保护功能，其优点是数据恢复比较快，缺点是占用硬盘的一半或部分空间降低了系统的使用效率。
　　动态还原是利用硬盘的冗余空间实现数据全动态保存及即时复原的技术，优点是不占用硬盘空间，恢复速度极快（2～3秒），不影响机器性能。硬盘保护卡的安装有磁盘安装式和即插即用式两种方式。硬盘保护卡的使用相对简单些，但售价较贵。
　　#1利用第三方软件
　　目前，我们常用的数据备份和恢复软件主要是赛门铁克公司发布的Norton Ghost。该软件可备份整个硬盘或者某些分区的数据，在备份全部的数据的同时，还带有压缩功能。备份出的数据可存放在硬盘、光盘或其他存储介质上。Ghost使用起来很方便，但同时也存在一些不可避免的缺点：（1）它属于数据完全备份，即使采用了数据压缩功能，所备份出来的文件也是很大的，需要占据大量的存储空间。（2）由于是完全数据备份，备份和恢复所用的时间就比较长。（3）备份出的文件是标准文件容易被误操作或病毒破坏。
　　编注：关于Norton Ghost软件的用法，请大家参阅《电脑报》2001年第30期B4版《有备无患胜于亡羊补牢》一文。
　　#1BIOS内建数据防护工具
　　现在，有一种日渐流行的数据备份和恢复技术，那就是利用主板BIOS中内嵌的硬盘工具，对硬盘数据进行完整备份，这种功能类似于Ghost，但存储介质局限于硬盘。它不像GHOST那样可以把备份出的镜像文件转移到光盘等存储介质中。由于同样是完全数据备份，所以这种数据备份和恢复技术的用时很长。另外，镜像文件是隐含在硬盘中的，一般情况下在系统中无法看到，所以不会被误删除，也不会被病毒破坏掉。目前，具有数据备份和恢复功能的主板主要有捷波、奔驰、联想等产品。
　　1.“恢复精灵”：捷波主板的这个功能备份整个硬盘的数据只需要很少的空间，大约为备份数据的万分之五，而且无须对整个硬盘的数据做完整镜像文件，所以用时也少，短短5秒钟就能完成整个备份过程。“恢复精灵”对于误删除，误格式化掉的数据都能挽救回来。恢复精灵在硬盘上做的备份文件是系统和病毒无法破坏的，十分安全。
　　2.“数据保险柜”：这是奔驰主板内建的数据备份工具，功能比较强大，它同样可以在很短的时间内备份和恢复硬盘上的数据。
　　3.“宙斯盾”：这是联想几年前就推出的硬盘数据保护技术，它不但能备份和恢复数据，还能对硬盘进行分区、格式化。不过，用“宙斯盾”备份的数据占据的硬盘空间稍大些。
　　下面，我们就来体验一下上述三款不同主板的数据保护及恢复功能吧。（下转C4版）
　　#1    体验“宙斯盾”
　　联想独创的“宙斯盾”（RecoveryEasy），可以为用户提供硬盘数据备份与恢复、CMOS设置备份与恢复，以及多重引导等功能。
　　#1“宙斯盾”的工作原理
　　在使用“宙斯盾”之前，还是先了解一下它的工作原理吧。实际上，“宙斯盾”是采用了Build-in BIOS技术，也就是说宙斯盾的各项功能，包括分区、备份/恢复的程序都是内建在BIOS中。“宙斯盾”的工作原理就是在当前分区中另外划分一块相同大小的空间，将分区中的数据完整地备份下来，称作镜像分区，这块镜像分区作为硬盘的保留空间是不会被访问到的。不过“宙斯盾”只支持IDE硬盘，它不会为某些特殊类型的硬盘提供保护（如SCSI硬盘），但也不会影响到此类硬盘的正常使用。
　　#1硬盘分区
　　“宙斯盾”是内建在BIOS中的，计算机进入BIOS启动界面时，按“Ctrl+Tab”键就可以直接“呼出”分区界面。进入分区界面时，会提示你输入缺省密码“qdiqdi”（如^33030901a^1）。
　　1.进入分区界面
　　然后程序会分析硬盘的原有分区系统，并显示前4个分区的状况，如果原硬盘存在扩展分区且分区数目超过4个，系统会提示用户删除4个分区以外的其他分区，这是因为“宙斯盾”对每个硬盘最多能支持4个主分区。如果分区数目并不多于4个，系统会提示你是否在原分区基础上安装RecoveryEasy，这将会把原有扩展分区转化为正常分区，并有可能改变分区盘符的顺序，但并不改变原有分区中的内容。如果你使用的是未经分区的新硬盘，程序会出现“空分区表”的提示。
　　2.新建分区
　　将光标移到“新建分区”项，按回车键确认，屏幕将提示你“是否对分区C设置镜像保护（Y/N）？”（如^33030901b^2）。选择“Y”后，系统又会提示你输入分区大小（单位：兆），此时状态栏中提示的最大可分配空间为剩余空间的一半。因为系统将会在硬盘上为新分区划分一个相同大小的镜像分区，用来备份分区C用的。
　　说明：“宙斯盾”是以1000000为1兆，而Windows是以1024K个字节为1兆，由于这种计数差异，“宙斯盾”创建的分区大小在Windows中将显示为一个较小的值。
　　接着屏幕出现新分区C的结构，在分区界面中（如^33030901c^3），大家就可以看到分区C的容量，以及占用总容量的百分比，其后还跟着X2，是代表分区C设置了镜像分区。然后依次可以建立其他分区。
　　说明：当硬盘没有剩余空间或已存在4个分区时，这个功能失效。如果你想创建一个镜像分区，必须保证硬盘还有剩余空间，而且在最后一个分区不存在镜像分区。否则，你要删除一个分区，再重新建立镜像分区。当然，在删除分区之前，必须先备份出这个分区中的重要资料。如果在用“宙斯盾”误删除分区时，即使再重新建立该分区，分区的内容也无法恢复了。这种情况下，可以立即重启，而不是按Esc键退出，误删除的操作结果不会被保存。
　　如果是新硬盘，退出“宙斯盾”分区界面后，屏幕会提示你用软盘启动计算机，对硬盘进行格式化处理。
　　#1数据备份与恢复
　　镜像分区建立好后，我们只有对分区进行备份保护后，才能进行数据恢复。同样也在计算机进入BIOS启动步骤后，按“Home”热键“呼出”镜像界面。进入分区界面时，会提示你输入缺省密码“qdiqdi”。
　　1.分区备份
　　将光标移动到“分区备份”项，按下回车键，系统会提示你选择需备份的分区，通过按F5键进行切换各个分区（如^33030901d^4）。再按下回车键确认后，系统就会开始将该分区的内容备份到镜像分区，并显示备份进度。备份的时间就依你所建立的分区大小而定，如果设置的容量太大，可能就要等上一段时间。
　　说明：如果该分区以前做过备份，系统会有警告提示，并会在状态栏中提示上一次做备份的时间，经过确认后，系统才会进行备份操作。
　　2.分区恢复
　　经过分区备份后，以后万一遇到误操作或者是病毒袭击系统盘，造成重要数据丢失，就可以通过“宙斯盾”将备份资料恢复过来，但是前提条件是你要及时进行备份。方法是：在如图1的分区界面中将光标键移到“分区恢复”处，按回车键确认，系统会提示你选择需备份的分区，通过按F5键进行切换各个分区。接着，系统又提示你“该操作将用镜像分区覆盖当前分区！是否继续（Y/N）？”。确认无误后，按下“Y”，系统将进行恢复操作，并显示恢复进度。
　　#1    系统“数据保险柜”
　　在一些奔驰主板的BIOS中内建了一个“数据保险柜”程序，使用该程序可以对硬盘上的数据进行备份。由于是在CMOS中操作，程序的运行不受操作系统的影响，而且其备份的文件在操作系统中是隐藏起来的，这使得备份安全性有了极大的提高。
　　开机进入BIOS设置，在“Advanced BIOS Features”中有一项“HDD Instant Recovery”，主板默认为关闭，打开之后就可以使用这项非常强大的硬盘工具了。
　　打开之后，重新启动电脑，自检完了之后，电脑就显示了一个以前从来没有见过的画面，这就是“HDD Instant Recovery”的安装界面，因为系统还没有启动，所以这安装程序是在BIOS中进行的。选择了安装之后，又重新启动就可以使用“HDD Instant Recovery”的功能了（^33030901e^1）。这个内建在BIOS中的硬盘工具，可以把Alt和F1～F6等功能键搭配使用，6种组合分别代表不同的功能。
　　#11.Backup System（备份系统）
　　这个功能可以把C盘的资料备份起来，当硬盘的系统文件被破坏了，就可以使用这个备份来恢复。按下后，屏幕就会提示你想把C盘的数据备份在哪个硬盘分区内（^33030901f^2）。这些备份文件可以存放在任何一个硬盘分区里，然后隐藏起来，无论是在DOS还是Windows操作系统下都看不到这些文件，也不能把文件删除，所以这些备份文件是非常安全的，病毒当然也无法感染了。此外，就算你把数据备份在C盘后又把C盘格式化，也可以通过它的恢复功能马上恢复。FDISK把它重新分区后，可不可恢复它的数据呢？当然可以。不过，这里要注意的是，它只能对第一个分区进行备份，备份数据可以放在其余任何一个分区，但要求目的分区的剩余空间能装得下你要备份的数据。
　　#12.Disk Information（硬盘信息）
　　在此项中，你可以看到电脑上安装的所有硬盘的分区情况，包括磁盘的每一个分区的大小、已经使用的空间和使用的文件系统都可以显示出来，如果你的电脑安装了多个硬盘的话，同样也可以把每个硬盘的信息详细地显示出来。
　　#13.Restore System（恢复系统）
　　这个功能可以迅速把被破坏的系统恢复过来，就算硬盘被格式化了，或重新分区了，也照样可以恢复，而且恢复的速度比较快。例如，把396MB系统备份在C盘，然后把C盘格式化了再恢复，最多3分钟，就可以完全把系统恢复过来，真的非常方便。
　　#14.Defragmenter（整理磁盘碎片）
　　和操作系统自带的磁盘文件碎片整理工具一样，这个功能也可以对硬盘进行整理，速度也比较快。
　　#15.Hard Disk Copy（硬盘拷贝）
　　和诺顿硬盘克隆工具Ghost的整个硬盘对拷功能一样，使用组合键也可以实现硬盘的相互拷贝。它可以同时拷贝3个硬盘，但是它需要同样大小，同样规格的硬盘。
　　#16.Uninstall（卸载）
　　如果你不想使用这种功能，也可以将它卸载，卸载完之后，在BIOS内关闭这项功能，再开机时也就不会出现如图1所示的画面了。
　　#1    神奇的“恢复精灵”
　　“恢复精灵”是捷锐科技推出的一种硬盘数据备份技术，它内嵌在捷波主板的BIOS里面，可以在系统崩溃、误操作、感染病毒时，用极短的时间将硬盘上的数据恢复到备份前的状态，其过程仅需几秒的时间，该工具甚至可以恢复用FDISK分区过的数据（前提是FDISK分区后没有在对硬盘进行其他写操作，如格式化、拷入数据等）。
　　#1“恢复精灵”的原理
　　“恢复精灵”的原理是在硬盘中划分一块很小的空间来备份硬盘上的数据，特别是FAT（文件分配表）和主引导区数据备份，这也是对付引导性病毒的有效手段之一。
　　#1操作步骤详解
　　在系统启动后，当屏幕出现“Press Ctrl+R to enter Recovery Genius 21st Test version” 提示时，按下“Ctrl+R”组合键，就可进入“恢复精灵”的设置界面，该界面中共有7个选项（^33030901g^1）。
　　1.Install（安装恢复精灵及进行首次备份）
　　当你选择Install并执行之后，你的硬盘就处于“恢复精灵”的保护之下。Install只适用于第一次安装及Uninstall后再次安装，否则此选项是灰色的，不可选。
　　2.Setup time（设置所备份数据的自动更新时间）
　　表示手动更新数据的时间，默认为0。用户可以自由输入0～30之间的任意数字（或用PageUp，PageDown键进行选择），比如可以直接键入5，表示在5天后开机时自动更新备份。
　　3.Restore[to date]（执行恢复命令）
　　执行此选项后，可以恢复上次的备份数据。括号中为做备份的具体日期。如2001.3.20，12:35，表示2001年3月20日12点35分。
　　4.Save data（保存硬盘现有数据）
　　如果用户需要更新备份，就可以选择此项（^33030901h^2）。注意：更新之后会将上一次的备份覆盖。
　　5.Unistall（卸载恢复精灵）
　　卸载恢复精灵后，硬盘将失去保护。卸载时，恢复精灵会提示是否将硬盘中的数据保持当前的状态。如果选No，硬盘上的数据将恢复到备份之前的状态。
　　6.Set password（设置进入恢复精灵的密码）
　　用户可以设置一个最长8位的保护密码，如果没有正确密码就不能进入“恢复精灵”设置界面。
　　如要用户要清除或更改原来的密码，需要先输入旧密码，此后才可以清除或更改。所以大家请勿忘记密码。
　　7.Q（Quit，退出）
　　操作完成后，选择该项就可退出“恢复精灵”的操作界面。
　　编注：和其他主板的数据备份和恢复技术不同的是，“恢复精灵”可以进行“移植”，让非捷波主板也享受到“恢复精灵”带来的乐趣。关于如何将“恢复精灵”移植到其他主板上，请大家参阅《电脑报》2001年第20期C10版《MS6163也用“捷波恢复精灵”》一文。
　　#1几种数据防护技术的比较
　　1.采用硬盘卡和RAID的方式是成本最高的，而采用内建在BIOS中备份恢复软件的方式是成本最低的。
　　2.采用软件备份的方式是操作最复杂的，而且备份成本也较高，大多数情况下是备份在硬盘中，较少的备份数据还可以刻录到光盘上，因此成本仅次于硬盘RAID镜像技术。BIOS内建的数据备份技术所需的成本最低，备份数据只占硬盘空间的很少一部分。
　　3.速度最快的是硬件RAID方式，它可以即时对数据进行镜像备份，但不能恢复误操作造成的数据丢失，所以只能降低因磁盘系统问题造成的数据丢失。从某种意义上说，RAID不是一种数据备份模式。Ghost类的数据备份需要花的时间最长，因为它要把硬盘上的数据从头到尾完全复制一遍，遇到大硬盘等上一个多小时也是常有的事。
　　#1结  语
　　随着电脑普及度的增加，人们对于电脑的依赖也越来越大，信息电子化和无纸办公已经慢慢成为一种趋势，电脑也成为了许多重要数据的主要存储媒体，保证这些数据的安全自然变得尤为急迫。各个厂商针对此问题提出了很多软硬件解决方案，我们相信，在今后的电脑中，数据备份一定会成为一个必备的功能。