硬碟存储原理+数据恢复方法

硬碟数据恢复故障类型

1 硬碟数据恢复软体类故障的特点为: 无法进入操作系统、文件无法读取、文件无法被关联的应用程序打开、文件丢失、分区丢失、乱码显示等。

2 硬碟数据恢复常见硬体故障原因主要有: 硬碟的读写磁头由于受到剧烈震动后极易损坏，导致不认硬碟，因此硬碟的磁头组件是硬碟硬体损坏的常见故障; 硬碟的供电、介面故障; 硬碟主板电路板烧毁故障; 硬碟电机驱动晶元损坏导致主轴电机不转; 硬碟的碟片包括逻辑性坏道和物理性坏道的故障; 硬碟的固件丢失或损坏等故障。

另外硬碟的缓存若出现故障会导致硬碟不被识别、乱码，进入操作系统异常死机等现象。硬碟主板上的 BIOS 用于保存硬碟容量、介面等信息，硬碟所有的工作流程都与 BIOS 程序有关，通断电瞬间可能会导致 BIOS 程序丢失或者紊乱。BIOS 不正常可能会导致硬碟误认、不能识别等各种各样的故障现象。

硬碟的数据存储结构原理

硬碟分成主引导区( MBR) 、操作系统引导记录区 ( DBR) 、FAT 表、DIR 目录区和 DATA 数据区等 5 部分。

MBR( Main Boot Record) 即硬碟主引导记录区，位于整个硬碟的 0 磁轨 0 柱面 1 扇区。包括硬碟主引导记录 ( MBR) 和分区表( Disk Partition Table，DPT)。其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区，并在程序结束时把该分区的启动程序( 也就是操作系统引导扇区) 调入内存加以执行。分区表以 80H 或 00H 为开始标志，以 55AAH 为结束标志，共 64 位元组，位于本扇区的最末端。 MBR 是由分区程序( 如Fdisk. exe) 产生的，不同的操作系统这个扇区可能是不相同的。

操作系统引导区 ( Dos Boot Record，DBR) 通常位于硬碟的 0 磁轨 1 柱面 1 扇区，是操作系统可以直接访问的第一个扇区，它包括一个引导程序和一个被称为 BPB ( Bi- os Parameter Block) 的分区参数记录表。引导程序的主要任务是当 MBR 将系统控制权交给它时，判断本分区根目录前两个文件是不是操作系统的引导文件。如果确定存在，就把它读入内存，并把控制权交给该文件。BPB 参数块记录著本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬碟介质描述符、根目录大小、FAT 个数，分配单元的大小等重要参数。 DBR是由高级格式化程序( 如Format. com) 所产生。

文件分配表 ( File Allocation Table，FAT) ，是操作系统的文件定址系统。为了防止意外损坏，FAT一般做两个( 也可以设置为一个) ，第二 FAT 为第一 FAT 的备份。同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁碟的一个连续的区域内，而往往会分成若干段，像一条链子一样存放，这种存储方式称为文件的链式存储。硬碟上的文件常常要进行创建、删除、增长、缩短等操作，因此盘上的文件可能被分得很零碎 ( 每段至少是一簇) ，但由于硬碟上保存著段与段之间的连接信息 ( 即 FAT，文件分配表) ，操作系统在读取文件时，总是能够准确地找到各段的位置并正确读出。在 FAT 区之后便是目录区与数据区，其中目录区起到定位的作用，而数据区 DAT 是真正存储数据的地方，位于 DIR 区之后，占据硬碟上的大部分数据空间。

硬碟数据恢复原理和方法

当存储一个文件时，操作系统会检查 FAT，找到足够容纳我们新文件的空间，然后把文件内容写到相应的硬碟扇区上，最后在 FAT 中做上标志，表示该空间已被占用。因此，当删除文件时，并不对实际文件所占用的扇区进行操作，而是仅在分配表中标记为空白，而文件的实际内容并没被破坏，并且通常所说的格式化程序 ( 指高级格式化) ，并没有把 DATA 区的数据清除，只是重写了 FAT 表而已，至于分区硬碟，也只是修改了 MBR 和 EBR，绝大部分的 DATA 区的数据并没有被改变，这也是许多硬碟数据能够得以修复的原因。但前提条件是: 被删除文件的扇区不能被新文件占用，否则就无法恢复原文件了。

1 文件删除及恢复

操作系统删除文件的操作进行了两方面的操作:

将文件在磁碟的文件目录表中的相应文件目录登记项的第一个位元组更改为 E5H。

将文件所占的镞号在文件分配表中的记录清零，以释放该文件所占空间。

因此，文件数据信息仍然「保留」在硬碟数据区中。所以，此类型的数据恢复只要通过某些数据恢复软体，按照有关的设置进行扫描即可恢复数据，只是注意: 恢复后的数据不能存放在故障盘的分区中。

2 硬碟重分区或分区表损坏下的数据恢复

对硬碟重分区或分区表损坏也既是人为或病毒入侵等原因修改了硬碟逻辑 0 扇区 ( 即硬碟主引导记录) 。

解决方法:

将硬碟作为从盘挂接到另一台计算机上进入系统，在系统下启动数据恢复软体打开从盘，查看此硬碟的逻辑 0 扇区的结尾标识是否为 55AA，若不是将之改为 55AA，将硬碟接到原计算机上开机看是否正常。

手动修复分区表。手动修复分区表将完全凭借经验，在数据恢复软体下直接操作分区表数据。对于一个已经被破坏的分区表而言，其结束位置可能完全错乱，此时大家可以通过寻找下一个「55AA」标志来确定，因为下一个分区开始的位置向前推移一个扇区就是上一个分区结束的位置。根据所得到的磁头、扇区和柱面数字再折算成 16 进位，然后使用数据恢复软体回写即可。此外，在寻找下一个「55AA」的过程中可能会碰到很多干扰项，建议根据硬碟分区的容量结合判断。手写恢复分区表的整个过程需要拥有大量的实际经验，可以进一步深入学习。

3 硬碟 DBR 损坏的数据恢复

DBR 是操作系统能直接访问的第一个扇区，它包括一个引导程序和一个被称为 BPB ( Bios Parameter Block) 的本分区参数记录。引导程序主要作用是当 MBR 把系统控制权交给它时，判断本分区是不是引导分区，如是，则把其读入内存，并把控制权交给该文件。BPB 参数块记录著本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬碟介质描述符、根目录大小、FAT 个数、分配单元的大小等重要参数。它对操作系统的成功启动有至关重要的作用，当DBR 被破坏时计算机系统将无法启动，因此每一个分区都有一个备份 DBR，此时，可以利用硬碟上已存在的 DBR 备份去恢复被损坏的 DBR。首先将待修硬碟挂接在另一台正常的计算机上，进入系统后用数据恢复软体打开待修硬碟。如果分区格式为 FAT32，则利用分区表数据找到故障分区的起始扇区，跳转到该分区起始位置，第一个扇区为DBR，往后查找到第六个扇区，此分区即为 DBR 备份的数据，将之覆盖第一个 DBR 扇区即可。完成后，将修复的硬碟挂到原机器上，重启系统。

如果分区格式为 NTFS，则利用分区表数据找到故障分区的最后一个扇区，只需把最后一个扇区备份的 DBR 覆盖到原故障 DBR 扇区，即可修复好 NTFS 分区，数据也会完好无损。