坏道让人伤心硬盘缺陷探秘

admin · 发表于 2020-10-21 14:13:14

点击“”关注我们，每日分享维修知识、医疗器械资讯信息！<o:p></o:p><img data-size="300,640" src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/A1DicCH9Vl6OTQGOdK7JCoXdGhtK5k2hicSJYHJiakSrpkTYOgOMCbxtv3RTzykgRhHwhrxODXF0NClr8bxS6zUHQ/0" /> 现在电脑越来越多，问题也随之多起来，在维护过程中，由于硬盘出问题是较多的, 尤其是出坏道的情况更是令人头疼。于是，查遍图书馆、新华书店的计算机类图书，研究坏道修复的方法。令人失望的是，各种书刊上所说的方法大同小异（怀疑有传抄之嫌），不仅用处不大，而且严重误导读者。 　　多年来一直误导着读者的几个常识性问题是： 　　1．硬盘逻辑坏道可以修复，而物理坏道不可修复。实际情况是，坏道并不分为逻辑坏道和物理坏道，不知道谁发明这两个概念，反正厂家提供的技术资料中都没有这样的概念，倒是分为按逻辑地址记录的坏扇区和按物理地址记录的坏扇区。 　　2．硬盘出厂时没有坏道，用户发现坏道就意味着硬盘进入危险状态。实际情况是，每个硬盘出厂前都记录有一定数量的坏道，有些数量甚至达到数千上万个坏扇区，相比之下，用户发现一两个坏道算多大危险？ 　　3．硬盘不认盘就没救，0磁道坏可以用分区方法来解决。实际情况是，有相当部分不认的硬盘也可以修好，而0磁道坏时很难分区。 　　如此误导，如不是自己搜集研究外文资料并长期实践，说不准还长期拿来作信条呢。在国外有许多的专业的硬盘维修论坛，在那里你可以发现有一些国家的硬盘维修技术达到了很高水准。我敢肯定，他们的一些技术会令众多硬盘厂家头痛不已。和世界上众多专业硬盘修理高手交流，使我受益菲浅。 总结起来，硬盘修复人士需要弄明白的几个基本概念 　　在研究硬盘修复和使用专业软件修复硬盘的过程中，必将涉及到一些基本的概念。在这里，高朋根据自己的研究和实践经验，试图总结并解释一些与“硬盘缺陷”相关的概念，与众位读者交流。 　　Bad sector (坏扇区) 　　在硬盘中无法被正常访问或不能被正确读写的扇区都称为Bad sector。一个扇区能存储512Bytes的数据，如果在某个扇区中有任何一个字节不能被正确读写，则这个扇区为Bad sector。除了存储512Bytes外，每个扇区还有数十个Bytes信息，包括标识（ID）、校验值和其它信息。这些信息任何一个字节出错都会导致该扇区变“Bad”。例如，在低级格式化的过程中每个扇区都分配有一个编号，写在ID中。如果ID部分出错就会导致这个扇区无法被访问到，则这个扇区属于Bad sector。有一些Bad sector能够通过低级格式化重写这些信息来纠正。 　　Bad cluster (坏簇) 　　在用户对硬盘分区并进行高级格式化后，每个区都会建立文件分配表（File Allocation Table, FAT)。FAT中记录有该区内所有cluster（簇）的使用情况和相互的链接关系。如果在高级格式化（或工具软件的扫描）过程中发现某个cluster使用的扇区包括有坏扇区，则在FAT中记录该cluster为Bad cluster，并在以后存放文件时不再使用该cluster,以避免数据丢失。有时病毒或恶意软件也可能在FAT中将无坏扇区的正常cluster标记为Bad cluster, 导致正常cluster不能被使用。这里需要强调的是，每个cluster包括若干个扇区，只要其中存在一个坏扇区，则整个cluster中的其余扇区都一起不再被使用. 　　Defect (缺陷) 　　在硬盘内部中所有存在缺陷的部分都被称为Defect。如果某个磁头状态不好，则这个磁头为Defect head。如果盘面上某个Track(磁道)不能被正常访问，则这Track为Defect Track. 如果某个扇区不能被正常访问或不能正确记录数据，则该扇区也称为Defect Sector. 可以认为Bad sector 等同于 Defect sector. 从总的来说，某个硬盘只要有一部分存在缺陷，就称这个硬盘为Defect hard disk. 　　P-list (永久缺陷表) 　　现在的硬盘密度越来越高，单张盘片上存储的数据量超过40Gbytes. 硬盘厂家在生产盘片过程极其精密，但也极难做到100%的完美，硬盘盘面上或多或少存在一些缺陷。厂家在硬盘出厂前把所有的硬盘都进行低级格式化，在低级格式化过程中将自动找出所有defect track和defect sector，记录在P-list中。并且在对所有磁道和扇区的编号过程中，将skip（跳过）这些缺陷部分，让用户永远不能用到它们。这样，用户在分区、格式化、检查刚购买的新硬盘时，很难发现有问题。一般的硬盘都在P-list中记录有一定数量的defect, 少则数百，多则数以万计。如果是SCSI硬盘的话可以找到多种通用软件查看到P-list，因为各种牌子的SCSI硬盘使用兼容的SCSI指令集。而不同牌子不同型号的IDE硬盘，使用各自不同的指令集，想查看其P-list要用针对性的专业软件。 G-list (增长缺陷表) 　　用户在使用硬盘过程中，有可能会发现一些新的defect sector。按“三包”规定，只要出现一个defect sector，商家就应该为用户换或修。现在大容量的硬盘出现一个defect sector概率实在很大，这样的话硬盘商家就要为售后服务忙碌不已了。于是，硬盘厂商设计了一个自动修复机制，叫做Automatic Reallcation。有大多数型号的硬盘都有这样的功能：在对硬盘的读写过程中，如果发现一个defect sector，则自动分配一个备用扇区替换该扇区，并将该扇区及其替换情况记录在G-list中。这样一来，少量的defect sector对用户的使用没有太大的影响。 　　也有一些硬盘自动修复机制的激发条件要严格一些，需要用某些软件来判断defect sector,并通过某个端口（据说是50h）调用自动修复机制。比如常用的Lformat, ADM，DM中的Zero fill，Norton中的Wipeinfo和校正工具，西数工具包中的wddiag, IBM的DFT中的Erase等。这些工具之所以能在运行过后消除了一些“坏道”，很重要的原因就在这Automatic Reallcation（当然还有其它原因），而不能简单地概括这些“坏道”是什么“逻辑坏道”或“假坏道”。如果哪位被误导中毒太深的读者不相信这个事实，等他找到能查看G-list的专业工具后就知道，这些工具运行过后，G-list将会增加多少记录！“逻辑坏道”或“假坏道”有必要记录在G-list中并用其它扇区替换么？ 　　当然，G-list的记录不会无限制，所有的硬盘都会限定在一定数量范围内。如火球系列限度是500，美钻二代的限度是636，西数BB的限度是508，等等。超过限度，Automatic Reallcation就不能再起作用。这就是为何少量的“坏道”可以通过上述工具修复（有人就概括为：“逻辑坏道”可以修复），而坏道多了不能通过这些工具修复（又有人概括为：“物理坏道”不可以修复）。 　　Bad track (坏道） 　　这个概念源于十多年前小容量硬盘（100M以下），当时的硬盘在外壳上都贴有一张小表格，上面列出该硬盘中有缺陷的磁道位置（新硬盘也有）。在对这个硬盘进行低级格式化时（如用ADM或DM 5.0等工具,或主板中的低格工具），需要填入这些Bad track的位置, 以便在低格过程中跳过这些磁道。现在的大容量硬盘在结构上与那些小容量硬盘相差极大，这个概念用在大容量硬盘上有点牵强。 　　读者们还可能发现国内很多刊物和网上文章中还有这么几个概念：物理坏道，逻辑坏道，真坏道，假坏道，硬坏道，软坏道等。高朋在国外的硬盘技术资料中没有找到对应的英文概念，也许是中国人自己概括的吧？既然有那么多的人能接受这些概念，也许某些专家能作出一些的合理解释。高朋不习惯使用这些概念，不想对它们作牵强的解释，读者们看看是谁说的就去问谁吧。 深入了解硬盘参数 　　正常情况下，硬盘在接通电源之后，都要进行“初始化”过程（也可以称为“自检”）。这时，会发出一阵子自检声音，这些声音长短和规律视不同牌子硬盘而各不一样，但同型号的正常硬盘的自检声音是一样的。有经验的人都知道，这些自检声音是由于硬盘内部的磁头寻道及归位动作而发出的。为什么硬盘刚通电就需要执行这么多动作呢？简单地说，是硬盘在读取的记录在盘片中的初始化参数。 　　一般熟悉硬盘的人都知道，硬盘有一系列基本参数，包括：牌子、型号、容量、柱面数、磁头数、每磁道扇区数、系列号、缓存大小、转速、S.M.A.R.T值等。其中一部分参数就写在硬盘的标签上，有些则要通过软件才能测出来。但是，高朋告诉你，这些参数仅仅是初始化参数的一小部分，盘片中记录的初始化参数有数十甚至数百个！硬盘的CPU在通电后自动寻找BIOS中的启动程序，然后根据启动程序的要求，依次在盘片中指定的位置读取相应的参数。如果某一项重要参数找不到或出错，启动程序无法完成启动过程，硬盘就进入保护模式。在保护模式下，用户可能看不到硬盘的型号与容量等参数，或者无法进入任何读写操作。近来有些系列的硬盘就是这个原因而出现类似的通病，如：FUJITSU MPG系列自检声正常却不认盘，MAXTOR美钻系列认不出正确型号及自检后停转，WD BB EB系列能正常认盘却拒绝读写操作等。 　　不同牌子不同型号的硬盘有不同的初始化参数集，以较熟悉的Fujitsu硬盘为例，高朋简要地讲解其中一部分参数，以便读者理解内部初始化参数的原理。 　　通过专用的程序控制硬盘的CPU，根据BIOS程序的需要，依次读出初始化参数集，按模块分别存放为69个不同的文件，文件名也与BIOS程序中调用到的参数名称一致。其中部分参数模块的简要说明如下： 　　DM硬盘内部的基本管理程序 　　- PL永久缺陷表 　　- TS缺陷磁道表 　　- HS实际物理磁头数及排列顺序 　　- SM最高级加密状态及密码 　　- SU用户级加密状态及密码 　　- CI 硬件信息，包括所用的CPU型号，BIOS版本，磁头种类，磁盘碟片种类等 　　- FI生产厂家信息 　　- WE写错误记录表 　　- RE读错误记录表 　　- SI容量设定，指定允许用户使用的最大容量（MAX LBA），转换为外部逻辑磁头数(一般为16)和逻辑每磁道扇区数（一般为63） 　　- ZP区域分配信息，将每面盘片划分为十五个区域，各个区域上分配的不同的扇区数量，从而计算出最大的物理容量。 这些参数一般存放在普通用户访问不到的位置,有些是在物理零磁道以前,可以认为是在负磁道的位置。可能每个参数占用一个模块，也可能几个参数占用同一模块。模块大小不一样，有些模块才一个字节，有些则达到64K字节。这些参数并不是连续存放的，而是各有各的固定位置。 　　读出内部初始化参数表后，就可以分析出每个模块是否处于正常状态。当然，也可以修正这些参数，重新写回盘片中指定的位置。这样，就可以把一些因为参数错乱而无法正常使用的硬盘“修复”回正常状态。 　　如果读者有兴趣进一步研究，不妨将硬盘电路板上的ROM芯片取下，用写码机读出其中的BIOS程序，可以在程序段中找到以上所列出的参数名称。 　　硬盘修复之低级格式化 　　熟悉硬盘的人都知道，在必要的时候需要对硬盘做“低级格式化”（下面简称“低格”）。进行低格所使用的工具也有多种：有用厂家专用设备做的低格，有用厂家提供的软件工具做的低格，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，还有用专业软件做低格…… 　　不同的工具所做的低格对硬盘的作用各不一样。有些人觉得低格可以修复一部分硬盘，有些人则觉得低格十分危险，会严重损害硬盘。高朋用过多种低格工具，认为低格是修复硬盘的一个有效手段。下面总结一些关于低格的看法，与广大网友交流。 　　大家关心的一个问题：“低格过程到底对硬盘进行了什么操作？”实践表明低格过程有可能进行下列几项工作，不同的硬盘的低格过程相差很大，不同的软件的低格过程也相差很大。A. 对扇区清零和重写校验值 　　低格过程中将每个扇区的所有字节全部置零，并将每个扇区的校验值也写回初始值，这样可以将部分缺陷纠正过来。譬如，由于扇区数据与该扇区的校验值不对应，通常就被报告为校验错误（ECC Error）。如果并非由于磁介质损伤，清零后就很有可能将扇区数据与该扇区的校验值重新对应起来，而达到“修复”该扇区的功效。这是每种低格工具和每种硬盘的低格过程最基本的操作内容，同时这也是为什么通过低格能“修复大量坏道”的基本原因。另外，DM中的Zero Fill（清零）操作与IBM DFT工具中的Erase操作，也有同样的功效。 　　B. 对扇区的标识信息重写 　　在多年以前使用的老式硬盘（如采用ST506接口的硬盘），需要在低格过程中重写每个扇区的标识（ID）信息和某些保留磁道的其他一些信息，当时低格工具都必须有这样的功能。但现在的硬盘结构已经大不一样，如果再使用多年前的工具来做低格会导致许多令人痛苦的意外。难怪经常有人在痛苦地高呼：“危险！切勿低格硬盘！我的硬盘已经毁于低格！” 　　C. 对扇区进行读写检查，并尝试替换缺陷扇区 　　有些低格工具会对每个扇区进行读写检查，如果发现在读过程或写过程出错，就认为该扇区为缺陷扇区。然后，调用通用的自动替换扇区（Automatic reallocation sector）指令，尝试对该扇区进行替换，也可以达到“修复”的功效。 　　D. 对所有物理扇区进行重新编号 　　编号的依据是P-list中的记录及区段分配参数（该参数决定各个磁道划分的扇区数），经过编号后，每个扇区都分配到一个特定的标识信息（ID）。编号时，会自动跳过P-list中所记录的缺陷扇区，使用户无法访问到那些缺陷扇区（用户不必在乎永远用不到的地方的好坏）。如果这个过程半途而废，有可能导致部分甚至所有扇区被报告为标识不对（Sector ID not found, IDNF）。要特别注意的是，这个编号过程是根据真正的物理参数来进行的，如果某些低格工具按逻辑参数（以 16heads 63sector为最典型）来进行低格，是不可能进行这样的操作。 　　E. 写磁道伺服信息，对所有磁道进行重新编号 　　有些硬盘允许将每个磁道的伺服信息重写，并给磁道重新赋予一个编号。编号依据P-list或TS记录来跳过缺陷磁道（defect track）,使用户无法访问（即永远不必使用）这些缺陷磁道。这个操作也是根据真正的物理参数来进行。 　　F. 写状态参数，并修改特定参数 　　有些硬盘会有一个状态参数，记录着低格过程是否正常结束，如果不是正常结束低格，会导致整个硬盘拒绝读写操作，这个参数以富士通IDE硬盘和希捷SCSI硬盘为典型。有些硬盘还可能根据低格过程的记录改写某些参数。 　　下面我们来看看一些低格工具做了些什么操作： 　　1. DM中的Low level format 　　进行了A和B操作。速度较快，极少损坏硬盘，但修复效果不明显。 　　2. Lformat 　　进行了A、B、C操作。由于同时进行了读写检查，操作速度较慢，可以替换部分缺陷扇区。但其使用的是逻辑参数，所以不可能进行D、E和F的操作。遇到IDNF错误或伺服错误时很难通过，半途会中断。 　　3. SCSI卡中的低格工具 　　由于大部SCSI硬盘指令集通用，该工具可以对部分SCSI硬盘进行A、B、C、D、F操作，对一部分SCSI硬盘（如希捷）修复作用明显。遇到缺陷磁道无法通过。同时也由于自动替换功能，检查到的缺陷数量超过G-list限度时将半途结束，硬盘进入拒绝读写状态。 　　4. 专业的低格工具 　　一般进行A、B、D、E、F操作。通常配合伺服测试功能（找出缺陷磁道记入TS），介质测试功能（找出缺陷扇区记入P-list），使用的是厂家设定的低格程序（通常存放在BIOS或某一个特定参数模块中），自动调用相关参数进行低格。一般不对缺陷扇区进行替换操作。低格完成后会将许多性能参数设定为刚出厂的状态。 在这里, 高朋顺便回答一些读者常重复问到的问题： 　　问1：低格能不能修复硬盘？ 　　答1：合适的低格工具能在很大程度上修复硬盘缺陷。 　　问2：低格会不会损伤硬盘？ 　　答2：正确的低格过程绝不会在物理上损伤硬盘。用不正确的低格工具则可能严重破坏硬盘的信息，而导致硬盘不能正常使用。 　　问3：什么时候需要对硬盘进行低格？ 　　答3：在修改硬盘的某些参数后必须进行低格，如添加P-list记录或TS记录，调整区段参数，调整磁头排列等。另外, 每个用户都可以用适当低格工具修复硬盘缺陷，注意：必须是适当的低格工具。 　　问4：什么样的低格工具才可以称为专业低格工具？ 　　答4：能调用特定型号的记录在硬盘内部的厂家低格程序，并能调用到正确参数集对硬盘进行低格，这样的低格工具均可称为专业低格工具。 硬盘是目前PC系统中最主要的存储设备，同时硬盘是PC系统中出故障率最高的部件。用户在使用硬盘过程中，硬盘出现故障怎么办呢？如果还在质保期内，当然是尽量找到销售商要求保修。但现在大多数IDE硬盘质保期只有一年，而大多数用户都希望一个硬盘能使用三年以上。如果质保期过后硬盘出了故障，就得考虑更换或对它进行修理。 　　笔者这几年来一直从事硬盘维修工作，经常与国内外的同行交流，查阅过大量的外文专业资料，研究使用过多种专业的硬盘修复工具，成功修复了近万个硬盘。在这里，笔者与读者探讨一些硬盘缺陷及其修复原理，同时介绍并解释一些专业修复硬盘软件中常用到的概念。但笔者暂不探讨在各种操作系统下硬盘中的数据结构问题及数据恢复问题，而是直接探讨硬盘本身的缺陷问题。　　一、缺陷的分类 　　如果经检测发现某个硬盘不能完全正常工作，则称这个硬盘是“有缺陷的硬盘”（Defect Hard Disk）。　　根据维修经验，笔者将硬盘的缺陷分为六大类①坏扇区（Badsector），也称缺陷扇区（Defect sector） ②磁道伺服缺陷（Track Servo defect） ③磁头组件缺陷（Heads assembly defect） ④系统信息错乱（Service information destruction） ⑤电子线路缺陷（The board of electronics defect） ⑥综合性能缺陷（Complex reliability defect）　　1.坏扇区（也称缺陷扇区）　　指不能被正常访问或不能被正确读写的扇区。一般表现为：高级格式化后发现有“坏簇（Bad Clusters）；用SCANDISK等工具检查发现有“B”标记；或用某些检测工具发现有“扇区错误提示”等。　　一般每个扇区可以记录512字节的数据，如果其中任何一个字节不正常，该扇区就属于缺陷扇区。每个扇区除了记录512字节的数据外，另外还记录有一些信息：标志信息、校验码、地址信息等，其中任何一部分信息不正常都导致该扇区出现缺陷。　　多数专业检测软件在检测过程中发现缺陷时，都有类似的错误信息提示，常见的扇区缺陷主要有几种情况： ①校验错误（ECC uncorrectable errors，又称ECC错误）。系统每次在往扇区中写数据的同时，都根据这些数据经过一定的算法运算生成一个校验码（ECC=Error Correction Code），并将这个校验码记录在该扇区的信息区内。以后从这个扇区读取数据时，都会同时读取其校检码，并对数据重新运算以检查结果是否与校检码一致。如果一致，则认为这个扇区正常，存放的数据正确有效；如果不一致，则认为该扇区出错，这就是校验错误。这是硬盘最主要的缺陷类型。导致这种缺陷的原因主要有：磁盘表面磁介质损伤、硬盘写功能不正常、校验码的算法差异。 ②IDNF错误（sector ID not found），即扇区标志出错，造成系统在需要读写时找不到相应的扇区。造成这个错误的原因可能是系统参数错乱，导致内部地址转换错乱，系统找不到指定扇区；也有可能是某个扇区记录的标志信息出错导致系统无法正确辨别扇区。③AMNF错误（Address Mark Not Found），即地址信息出错。一般是由于某个扇区记录的地址信息出错，系统在对它访问时发现其地址信息与系统编排的信息不一致。④坏块标记错误（Bad block mark）。某些软件或病毒程序可以在部分扇区强行写上坏块标记，让系统不使用这些扇区。这种情况严格来说不一定是硬盘本身的缺陷，但想清除这些坏块标记却不容易。　　2.磁道伺服缺陷　　现在的硬盘大多采用嵌入式伺服，硬盘中每个正常的物理磁道都嵌入有一段或几段信息作为伺服信息，以便磁头在寻道时能准确定位及辨别正确编号的物理磁道。如果某个物理磁道的伺服信息受损，该物理磁道就可能无法被访问。这就是“磁道伺服缺陷”。一般表现为，分区过程非正常中断；格式化过程无法完成；用检测工具检测时，中途退出或死机，等等。　　3.磁头组件缺陷　　指硬盘中磁头组件的某部分不正常，造成部分或全部物理磁头无法正常读写的情况。包括磁头磨损、磁头接触面脏、磁头摆臂变形、音圈受损、磁铁移位等。一般表现为通电后，磁头动作发出的声音明显不正常，硬盘无法被系统BIOS检测到；无法分区格式化；格式化后发现从前到后都分布有大量的坏簇，等等。　　4.系统信息错乱　　每个硬盘内部都有一个系统保留区（service area），里面分成若干模块保存有许多参数和程序。硬盘在通电自检时，要调用其中大部分程序和参数。如果能读出那些程序和参数模块，而且校验正常的话，硬盘就进入准备状态。如果某些模块读不出或校验不正常，则该硬盘就无法进入准备状态。一般表现为，PC系统的BIOS无法检测到该硬盘或检测到该硬盘却无法对它进行读写操作。如某些系列硬盘的常见问题：美钻二代系列硬盘通电后，磁头响一声，马达停转；FujitsuMPG系列在通电后，磁头正常寻道，但BIOS却检测不到；火球系列，系统能正常认出型号，却不能分区格式化；Western Digital的EB、BB系列，能被系统检测到，却不能分区格式化，等等。　　5.电子线路缺陷　　指硬盘的电子线路板中部分线路断路或短路，某些电气元件或IC芯片损坏等。有部分可以通过观察线路板发现缺陷所在，有些则要通过仪器测量后才能确认缺陷部位。一般表现为硬盘在通电后不能正常起转，或者起转后磁头寻道不正常，等等。　　6.综合性能缺陷　　有些硬盘在使用过程中部分芯片特性改变；或者有些硬盘受震动后物理结构产生微小变化（如马达主轴受损）；或者有些硬盘在设计上存在缺陷……最终导致硬盘稳定性差，或部分性能达不到标准要求。一般表现为，工作时噪音明显增大；读写速度明显太慢；同一系列的硬盘大量出现类似故障；某种故障时有时无等等。 二、厂家处理缺陷的方式 　　用户在购买硬盘时，一般都通过各种工具检测硬盘没有缺陷后才会购买。而且，在质保期内可以找销售商将硬盘退回厂家修理。那么，厂家如何保证新硬盘不会被检测到缺陷呢？返修的硬盘又如何处理缺陷呢？首先，让我们来认识硬盘工厂的一些基本处理流程：　　1.在生产线上装配硬盘的硬件部分，用特别设备往盘片写入伺服信号（Servo write）。　　2.将硬盘的系统保留区（service area）格式化，并向系统保留区写入程序模块和参数模块。系统保留区一般位于硬盘0物理面的最前面几十个物理磁道。写入的程序模块一般用于硬盘内部管理，如低级格式化程序、加密解密程序、自监控程序、自动修复程序等等。写入的参数多达近百项：如型号、系列号、容量、口令、生产厂家与生产日期、配件类型、区域分配表、缺陷表、出错记录、使用时间记录、S.M.A.R.T表等等，数据量从几百KB到几MB不等。有时参数一经写入就不再改变，如型号、系列号、生产时间等；而有些参数则可以在使用过程中由内部管理程序自动修改，如出错记录、使用时间记录、S.M.A.R.T记录等。也有些专业的维修人员可以借助专业的工具软件，随意读取、修改写入硬盘中的程序模块和参数模块。　　3.将所使用的盘片表面按物理地址全面扫描，检查出所有的缺陷磁道和缺陷扇区，并将这些缺陷磁道和缺陷扇区按实际物理地址记录在永久缺陷列表（P-list：Permanent defect list）中。这个扫描过程非常严格，能把不稳定不可靠的磁道和扇区也检查出来，视同缺陷一并处理。现在的硬盘密度极高，盘片生产过程再精密也很难完全避免缺陷磁道或缺陷扇区。一般新硬盘的P-list中都有少则数十，多则上万个缺陷记录。P-list是保留在系统保留区中，一般用户是无法查看或修改的。有些专业的维修人员借助专业的工具软件，可以查看或修改大部分硬盘中的P-list。　　4.系统调用内部低级格式化程序，根据相应的内部参数进行内部低级格式化。在内部低级格式化过程中，对所有的磁道和扇区进行编号、信息重写、清零等工作。在编号时，采用跳过（skipped）的方法忽略掉记录在P-list中的缺陷磁道和缺陷扇区，保证以后用户不会也不能使用到那些缺陷磁道和缺陷扇区。因此，新硬盘在出售时是无法被检测到缺陷的。如果是返修的硬盘，一般就在厂家特定的维修部门进行检测维修。小知识：什么是硬盘的磁道和扇区？磁道是磁盘一个面上的单个数据存储圆圈。如果将磁道作为一个存储单元，从数据管理效率来看实在是太低了，因此，磁道被分成若干编上号的区域，称之为扇区。这些扇区代表了磁道的分段（如图）。在PC系统中，通过标准格式化的程序产生的扇区容量都为512字节。这里大家需注意的是“扇区”与“簇”的关系，“簇”是操作系统在读或写一个文件时能处理的最小磁盘单元，一个簇等于一个或多个扇区。三、硬盘缺陷的处理　　如果不在硬盘工厂中，对普通用户或维修人员来说，又如何处理硬盘的缺陷呢？前面我们把硬盘的缺陷分为六大类，不同类型的缺陷用不同的处理方法。　　1.对于综合性能缺陷，一般涉及到稳定性问题，用户随时有丢失数据的危险，可以说是“用之担惊，弃之可惜”。维修人员很难从根本上解决问题，建议用户还是趁早更换硬盘。　　2.对于磁头组件缺陷，解决办法是更换磁头组件，这对设备及环境要求较高，维修成本也很高。除非是要求恢复其中的数据，否则不值得进行修复。有条件的维修公司可以在百级净化室中更换硬盘的磁头组件，对数据进行拯救。　　3.对于线路缺陷，一般要求维修人员有电子线路基础，要有测试线路的经验和焊接芯片的设备，当然还要有必需的配件以备更换。目前许多专业维修硬盘的公司都有条件解决这类缺陷。对普通用户而言，最简单的判别和解决办法是找一个相同的正常线路板换上试试。　　4.对于系统信息错乱，需要有专业的工具软件才能解决。首先要找个与待修硬盘参数完全相同的正常硬盘，读出其内部所有模块并保存下来；检查待修硬盘的系统结构，查到出错的模块，并将正常模块的参数重新写入。笔者用这个方法成功地修复了数以千计有这种缺陷类型的硬盘，而且一般不会破坏原有数据。要想写某系列硬盘的系统信息，相应的工具软件必须有严格针对性；该硬盘的CPU专用指令集；该硬盘的Firmware结构；内部管理程序和参数模块结构。一般只有硬盘厂家才能编写这样的专业工具软件，而且视为绝密技术，不向外界提供。但也有一些专业的硬盘研究所研究开发类似的专业工具软件，一般要价很高而且很难买到。　　5.对于伺服缺陷，也要借助于专业工具。相应的专业工具可以通过重写来纠正伺服信息，解决部分磁道伺服缺陷。如果有部分无法纠正，则要对盘片进行物理磁道扫描找出有伺服缺陷的磁道，添加到P-list（或另外的专门磁道缺陷列表）中。然后，运行硬盘内部的低级格式化程序。这段程序能自动根据需要调用相关的参数模块，自动完成硬盘的低格过程，不需要PC系统的干预。PC-3000 专业级硬盘修复套件(原产俄罗斯)　　坏扇区是最常见的缺陷类型，下面笔者着重论述。四、坏扇区的修复原理 　　按“三包”规定，如果硬盘在质保期内出现缺陷，商家应该为用户更换或修理。现在大容量的硬盘出现一个坏扇区的概率实在很大，如果全部送修的话，硬盘商家就要为售后服务忙碌不已了。很多硬盘商家都说，硬盘出现少量坏扇区往往是病毒作怪或某些软件造成的，不是真正的坏扇区，只要运行硬盘厂家提供的某些软件，就可以纠正了。到底是怎么回事呢？从前面对坏扇区的说明来看，坏扇区有多种可能的原因，修复的方法也有几种：　　1.通过重写校验码、标志信息等可以纠正一部分坏扇区。现在硬盘厂家都公开提供有一些基本的硬盘维护工具，如各种版本的DM、POWERMAX、DLGDIAG等，其中都包括有这样的功能项：Zero fill（零填充）或Lowlevel format（低级格式化）。进行这两项功能都会对硬盘的数据进行清零，并重写每个扇区的校验码和标志信息。如果不是磁盘表面介质损伤的话，大部分的坏扇区可以纠正为正常状态。这就是常听说的：“逻辑坏扇区可以修复”的道理。　　2.调用自动修复机制替换坏扇区。为了减少硬盘返修的概率，硬盘厂商在硬盘内部设计了一个自动修复机制Automatic Reallcation或Automatic Reassign　。现在生产的硬盘都有这样的功能：在对硬盘的读写过程中，如果发现一个坏扇区，则由内部管理程序自动分配一个备用扇区来替换该扇区，并将该扇区物理位置及其替换情况记录在G-list（增长缺陷表，Grown defects list　中。这样一来，少量的坏扇区有可能在使用过程中被自动替换掉了，对用户的使用没有太大的影响。也有一些硬盘自动修复机制的激发条件要严格一些，需要运行某些软件来检测判断坏扇区，并发出相应指令激发自动修复功能。比如常用的Lformat（低格）DM中的Zero fill，Norton中的Wipeinfo和校正工具，西数工具包中的wddiag，IBM的DFT中的Erase，还有一些半专业工具如：HDDspeed、MHDD、HDDL、HDDutility等（大家可以上网搜索下载）。这些工具之所以能在运行过后消除了一些坏扇区，很重要的原因就是这些工具可以在检测到坏扇区时激发自动修复机制。如果读者能查看G-list就知道，这些“修复工具”运行前后，G-list记录有可能增加一定数量。如：用HDDspeed可以查看所有Quantum Fireball系列的P-list和G-list；MHDD可以查看IBM和FUJITSU的P-list和G-list。　　当然，G-list的记录不会无限制，所有硬盘的G-list都会限定在一定数量范围内。如火球系列限度是500条，美钻二代的限度是636条，西数BB的限度是508条，等等。超过限度，自动修复机制就不能再起作用。这就是为何少量的坏扇区可以通过上述工具修复，而坏扇区多了不能通过这些工具修复。　　3.用专业软件将缺陷扇区记录在P-list中，并进行内部低级格式化。用户在使用硬盘时，是不能按物理地址模式来访问硬盘的。而是按逻辑地址模式来访问。硬盘在通电自检时，系统会从系统保留区读取一些特定参数（与内部低级格式化时调用的参数有密切关系）存在缓冲区里，用作物理地址与逻辑地址之间转换的依据。有些专业软件可以将检测到的坏扇区的逻辑地址转换为对应的物理地址，直接记录在P-list中，然后调用内部低级格式化程序进行低级格式化。这样可以不受G-list的限制，能修复大量的坏扇区，达到厂家修复的效果。 五、关于“坏道”的一点补充　　“坏道（Bad track）”这个概念源于十多年前小容量硬盘（如ST506接口、100MB以下）。当时的硬盘内部没有什么系统保留区，也就没有P-list或G-list。出厂前，厂家就扫描硬盘中存在坏扇区的磁道，并将其位置记录在一张小表格中，贴在硬盘外壳上，注明“Bad track list”，即常说的“坏道表”。而“坏道表”上就列出某磁头某柱面的磁道是坏磁道，这就是我们常听人说的“坏道”。当时所有的硬盘在第一次使用前都要求做低级格式化（Low level format，简称“低格”），在使用过程中也可以根据需要做低级格式化。在对这个硬盘进行低级格式化前（如用ADM、低版本DM、早期主板中自带的低格工具等），要将坏道表中记录都填入，或用工具自动扫描所有坏道，然后才进行低级格式化过程。低格过程中，低格程序对所有磁道按一定的规律进行编号，同时将前面记录或扫描到的坏道排除在外，即“跳过（Skipped）”那些位置，对用户来说可以算是“修好”了“坏道”。而如果哪个用户轻易对硬盘进行低格，却没有登记坏道，那么低格会令以前曾“跳过”的坏道一个个又重新显现出来，这就是为什么当时人们常说低格会令硬盘增加坏道的原因。　　那么，现在笔者为什么不用“坏道”概念而用“缺陷”概念呢？以前的老硬盘，通过低格来修复，只要某磁道中出现一个坏扇区，该磁道就算“坏磁道（Bad Track）”，修复时就整个磁道所有扇区一起“跳过（skipped）”。所以，坏磁道和坏扇区没有区别开来，一起被称为“坏道”也还算贴切。而现在的硬盘，每个磁道划分为数百上千个扇区，不能因为有一个坏扇区就丢掉整个磁道。而且有些硬盘出厂前P-list就记录数千个坏扇区，如果丢掉数千个磁道（意味道要丢掉数GB的空间）就太浪费了。而现在的硬盘不同的缺陷有不同的表现，不同的原因，修复方法也各不相同。如果继续用“坏磁道”或“坏道”来概括多种缺陷，很明显词不达意。

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坏道让人伤心 硬盘缺陷探秘

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