硬盤是目前PC系統(tǒng)中最主要的存儲設(shè)備，同時硬盤是PC系統(tǒng)中出故障率最高的部件。用戶在使用硬盤過程中，硬盤出現(xiàn)故障怎么辦呢？如果還在質(zhì)保期內(nèi)，當(dāng)然是盡量找到銷售商要求保修。但現(xiàn)在大多數(shù)IDE硬盤質(zhì)保期只有一年，而大多數(shù)用戶都希望一個硬盤能使用三年以上。

如果質(zhì)保期過后硬盤出了故障，就得考慮更換或?qū)λ�進(jìn)行修理。

　　筆者這幾年來一直從事硬盤維修工作，經(jīng)常與國內(nèi)外的同行交流，查閱過大量的外文專業(yè)資料，研究使用過多種專業(yè)的硬盤修復(fù)工具，成功修復(fù)了近萬個硬盤。在這里，筆者與讀者探討一些硬盤缺陷及其修復(fù)原理，同時介紹并解釋一些專業(yè)修復(fù)硬盤軟件中常用到的概念。但筆者暫不探討在各種作系統(tǒng)下硬盤中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問題及數(shù)據(jù)恢復(fù)問題，而是直接探討硬盤本身的缺陷問題。

　　一、缺陷的分類

　　如果經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)某個硬盤不能完全正常工作，則稱這個硬盤是“有缺陷的硬盤”（Defect Hard Disk）。

　　根據(jù)維修經(jīng)驗，筆者將硬盤的缺陷分為六大類

　　①壞扇區(qū)（Bad　sector），也稱缺陷扇區(qū)（Defect sector）
　�、诖诺浪欧�缺陷（Track Servo defect）��
　　③磁頭組件缺陷（Heads assembly defect）
　�、芟到y(tǒng)信息錯亂（Service information destruction）
　�、蓦娮泳�路缺陷（The board of electronics defect）
　�、蘧C合性能缺陷（Complex reliability defect）

　　1.壞扇區(qū)（也稱缺陷扇區(qū)）

　　指不能被正常訪問或不能被正確讀寫的扇區(qū)。一般表現(xiàn)為：高級格式化后發(fā)現(xiàn)有“壞簇（Bad Clusters）；用SCANDISK等工具檢查發(fā)現(xiàn)有“B”標(biāo)記；或用某些檢測工具發(fā)現(xiàn)有“扇區(qū)錯誤提示”等。

　　一般每個扇區(qū)可以記錄512字節(jié)的數(shù)據(jù)，如果其中任何一個字節(jié)不正常，該扇區(qū)就屬于缺陷扇區(qū)。每個扇區(qū)除了記錄512字節(jié)的數(shù)據(jù)外，另外還記錄有一些信息：標(biāo)志信息、校驗碼、地址信息等，其中任何一部分信息不正常都導(dǎo)致該扇區(qū)出現(xiàn)缺陷。

　　多數(shù)專業(yè)檢測軟件在檢測過程中發(fā)現(xiàn)缺陷時，都有類似的錯誤信息提示，常見的扇區(qū)缺陷主要有幾種情況：

① 校驗錯誤（ECC uncorrectable errors，又稱ECC錯誤）。系統(tǒng)每次在往扇區(qū)中寫數(shù)據(jù)的同時，都根據(jù)這些數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的算法運(yùn)算生成一個校驗碼（ECC=Error Correction Code），并將這個校驗碼記錄在該扇區(qū)的信息區(qū)內(nèi)。以后從這個扇區(qū)讀取數(shù)據(jù)時，都會同時讀取其校檢碼，并對數(shù)據(jù)重新運(yùn)算以檢查結(jié)果是否與校檢碼一致。如果一致，則認(rèn)為這個扇區(qū)正常，存放的數(shù)據(jù)正確有效；如果不一致，則認(rèn)為該扇區(qū)出錯，這就是校驗錯誤。這是硬盤最主要的缺陷類型。導(dǎo)致這種缺陷的原因主要有：磁盤表面磁介質(zhì)損傷、硬盤寫功能不正常、校驗碼的算法差異。

　　 ②IDNF錯誤（sector ID not found），即扇區(qū)標(biāo)志出錯，造成系統(tǒng)在需要讀寫時找不到相應(yīng)的扇區(qū)。造成這個錯誤的原因可能是系統(tǒng)參數(shù)錯亂，導(dǎo)致內(nèi)部地址轉(zhuǎn)換錯亂，系統(tǒng)找不到指定扇區(qū)；也有可能是某個扇區(qū)記錄的標(biāo)志信息出錯導(dǎo)致系統(tǒng)無法正確辨別扇區(qū)。

　�、跘MNF錯誤（Address Mark Not Found），即地址信息出錯。一般是由于某個扇區(qū)記錄的地址信息出錯，系統(tǒng)在對它訪問時發(fā)現(xiàn)其地址信息與系統(tǒng)編排的信息不一致。

　　④壞塊標(biāo)記錯誤（Bad block mark）。某些軟件或病毒程序可以在部分扇區(qū)強(qiáng)行寫上壞塊標(biāo)記，讓系統(tǒng)不使用這些扇區(qū)。這種情況嚴(yán)格來說不一定是硬盤本身的缺陷，但想清除這些壞塊標(biāo)記卻不容易。

　　2.磁道伺服缺陷

　　現(xiàn)在的硬盤大多采用嵌入式伺服，硬盤中每個正常的物理磁道都嵌入有一段或幾段信息作為伺服信息，以便磁頭在尋道時能準(zhǔn)確定位及辨別正確編號的物理磁道。如果某個物理磁道的伺服信息受損，該物理磁道就可能無法被訪問。這就是“磁道伺服缺陷”。一般表現(xiàn)為，分區(qū)過程非正常中斷；格式化過程無法完成；用檢測工具檢測時，中途退出或死機(jī)，等等。

　　3.磁頭組件缺陷

　　指硬盤中磁頭組件的某部分不正常，造成部分或全部物理磁頭無法正常讀寫的情況。包括磁頭磨損、磁頭接觸面臟、磁頭擺臂變形、音圈受損、磁鐵移位等。一般表現(xiàn)為通電后，磁頭動作發(fā)出的聲音明顯不正常，硬盤無法被系統(tǒng)BIOS檢測到；無法分區(qū)格式化；格式化后發(fā)現(xiàn)從前到后都分布有大量的壞簇，等等。

　　4.系統(tǒng)信息錯亂

　　每個硬盤內(nèi)部都有一個系統(tǒng)保留區(qū)（service area），里面分成若干模塊保存有許多參數(shù)和程序。硬盤在通電自檢時，要調(diào)用其中大部分程序和參數(shù)。如果能讀出那些程序和參數(shù)模塊，而且校驗正常的話，硬盤就進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。如果某些模塊讀不出或校驗不正常，則該硬盤就無法進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。一般表現(xiàn)為，PC系統(tǒng)的BIOS無法檢測到該硬盤或檢測到該硬盤卻無法對它進(jìn)行讀寫作。如某些系列硬盤的常見問題：美鉆二代系列硬盤通電后，磁頭響一聲，馬達(dá)停轉(zhuǎn)； Fujitsu　MPG系列在通電后，磁頭正常尋道，但BIOS卻檢測不到；火球系列，系統(tǒng)能正常認(rèn)出型號，卻不能分區(qū)格式化； Western Digital的EB、BB系列，能被系統(tǒng)檢測到，卻不能分區(qū)格式化，等等。

　　5.電子線路缺陷

　　指硬盤的電子線路板中部分線路斷路或短路，某些電氣元件或IC芯片損壞等。有部分可以通過觀察線路板發(fā)現(xiàn)缺陷所在，有些則要通過儀器測量后才能確認(rèn)缺陷部位。一般表現(xiàn)為硬盤在通電后不能正常起轉(zhuǎn)，或者起轉(zhuǎn)后磁頭尋道不正常，等等。

　　6.綜合性能缺陷

　　有些硬盤在使用過程中部分芯片特性改變；或者有些硬盤受震動后物理結(jié)構(gòu)產(chǎn)生微小變化（如馬達(dá)主軸受損）；或者有些硬盤在設(shè)計上存在缺陷……最終導(dǎo)致硬盤穩(wěn)定性差，或部分性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。一般表現(xiàn)為，工作時噪音明顯增大；讀寫速度明顯太慢；同一系列的硬盤大量出現(xiàn)類似故障；某種故障時有時無等等。

二、廠家處理缺陷的方式

　　用戶在購買硬盤時，一般都通過各種工具檢測硬盤沒有缺陷后才會購買。而且，在質(zhì)保期內(nèi)可以找銷售商將硬盤退回廠家修理。那么，廠家如何保證新硬盤不會被檢測到缺陷呢？返修的硬盤又如何處理缺陷呢？首先，讓我們來認(rèn)識硬盤工廠的一些基本處理流程：

　　1.在生產(chǎn)線上裝配硬盤的硬件部分，用特別設(shè)備往盤片寫入伺服信號（Servo write）。

　　2.將硬盤的系統(tǒng)保留區(qū)（service area）格式化，并向系統(tǒng)保留區(qū)寫入程序模塊和參數(shù)模塊。系統(tǒng)保留區(qū)一般位于硬盤0物理面的最前面幾十個物理磁道。寫入的程序模塊一般用于硬盤內(nèi)部管理，如低級格式化程序、加密程序、自監(jiān)控程序、自動修復(fù)程序等等。寫入的參數(shù)多達(dá)近百項：如型號、系列號、容量、口令、生產(chǎn)廠家與生產(chǎn)日期、配件類型、區(qū)域分配表、缺陷表、出錯記錄、使用時間記錄、S.M.A.R.T表等等，數(shù)據(jù)量從幾百KB到幾MB不等。有時參數(shù)一經(jīng)寫入就不再改變，如型號、系列號、生產(chǎn)時間等；而有些參數(shù)則可以在使用過程中由內(nèi)部管理程序自動修改，如出錯記錄、使用時間記錄、S.M.A.R.T記錄等。也有些專業(yè)的維修人員可以借助專業(yè)的工具軟件，隨意讀取、修改寫入硬盤中的程序模塊和參數(shù)模塊。

　　3.將所使用的盤片表面按物理地址全面掃描，檢查出所有的缺陷磁道和缺陷扇區(qū)，并將這些缺陷磁道和缺陷扇區(qū)按實際物理地址記錄在永久缺陷列表（P- list： Permanent defect list）中。這個掃描過程非常嚴(yán)格，能把不穩(wěn)定不可靠的磁道和扇區(qū)也檢查出來，視同缺陷一并處理�，F(xiàn)在的硬盤密度極高，盤片生產(chǎn)過程再精密也很難完全避免缺陷磁道或缺陷扇區(qū)。一般新硬盤的P-list中都有少則數(shù)十，多則上萬個缺陷記錄。P-list是保留在系統(tǒng)保留區(qū)中，一般用戶是無法查看或修改的。有些專業(yè)的維修人員借助專業(yè)的工具軟件，可以查看或修改大部分硬盤中的P-list。

　　4.系統(tǒng)調(diào)用內(nèi)部低級格式化程序，根據(jù)相應(yīng)的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行內(nèi)部低級格式化。在內(nèi)部低級格式化過程中，對所有的磁道和扇區(qū)進(jìn)行編號、信息重寫、清零等工作。在編號時，采用跳過（skipped）的方法忽略掉記錄在P-list中的缺陷磁道和缺陷扇區(qū)，保證以后用戶不會也不能使用到那些缺陷磁道和缺陷扇區(qū)。因此，新硬盤在出售時是無法被檢測到缺陷的。如果是返修的硬盤，一般就在廠家特定的維修部門進(jìn)行檢測維修。

小知識：什么是硬盤的磁道和扇區(qū)？磁道是磁盤一個面上的單個數(shù)據(jù)存儲圓圈。如果將磁道作為一個存儲單元，從數(shù)據(jù)管理效率來看實在是太低了，因此，磁道被分成若干編上號的區(qū)域，稱之為扇區(qū)。這些扇區(qū)代表了磁道的分段（如圖）。在PC系統(tǒng)中，通過標(biāo)準(zhǔn)格式化的程序產(chǎn)生的扇區(qū)容量都為512字節(jié)。這里大家需注意的是“扇區(qū)”與“簇”的關(guān)系，“簇” 是作系統(tǒng)在讀或?qū)懸粋�文件時能處理的最小磁盤單元，一個簇等于一個或多個扇區(qū)。

三、硬盤缺陷的處理

　　如果不在硬盤工廠中，對普通用戶或維修人員來說，又如何處理硬盤的缺陷呢？前面我們把硬盤的缺陷分為六大類，不同類型的缺陷用不同的處理方法。

　　1.對于綜合性能缺陷，一般涉及到穩(wěn)定性問題，用戶隨時有丟失數(shù)據(jù)的危險，可以說是“用之擔(dān)驚，棄之可惜”。維修人員很難從根本上解決問題，建議用戶還是趁早更換硬盤。

　　2.對于磁頭組件缺陷，解決辦法是更換磁頭組件，這對設(shè)備及環(huán)境要求較高，維修成本也很高。除非是要求恢復(fù)其中的數(shù)據(jù)，否則不值得進(jìn)行修復(fù)。有條件的維修公司可以在百級凈化室中更換硬盤的磁頭組件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行拯救。

　　3.對于線路缺陷，一般要求維修人員有電子線路基礎(chǔ)，要有測試線路的經(jīng)驗和焊接芯片的設(shè)備，當(dāng)然還要有必需的配件以備更換。目前許多專業(yè)維修硬盤的公司都有條件解決這類缺陷。對普通用戶而言，最簡單的判別和解決辦法是找一個相同的正常線路板換上試試。

　　4.對于系統(tǒng)信息錯亂，需要有專業(yè)的工具軟件才能解決。首先要找個與待修硬盤參數(shù)完全相同的正常硬盤，讀出其內(nèi)部所有模塊并保存下來；檢查待修硬盤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，查到出錯的模塊，并將正常模塊的參數(shù)重新寫入。筆者用這個方法成功地修復(fù)了數(shù)以千計有這種缺陷類型的硬盤，而且一般不會破壞原有數(shù)據(jù)。要想寫某系列硬盤的系統(tǒng)信息，相應(yīng)的工具軟件必須有嚴(yán)格針對性；該硬盤的CPU專用指令集；該硬盤的Firmware結(jié)構(gòu)；內(nèi)部管理程序和參數(shù)模塊結(jié)構(gòu)。一般只有硬盤廠家才能編寫這樣的專業(yè)工具軟件，而且視為絕密技術(shù)，不向外界提供。但也有一些專業(yè)的硬盤研究所研究開發(fā)類似的專業(yè)工具軟件，一般要價很高而且很難買到。

　　5.對于伺服缺陷，也要借助于專業(yè)工具。相應(yīng)的專業(yè)工具可以通過重寫來糾正伺服信息，解決部分磁道伺服缺陷。如果有部分無法糾正，則要對盤片進(jìn)行物理磁道掃描找出有伺服缺陷的磁道，添加到P-list（或另外的專門磁道缺陷列表）中。然后，運(yùn)行硬盤內(nèi)部的低級格式化程序。這段程序能自動根據(jù)需要調(diào)用相關(guān)的參數(shù)模塊，自動完成硬盤的低格過程，不需要PC系統(tǒng)的干預(yù)。

　　壞扇區(qū)是最常見的缺陷類型，下面筆者著重論述。

四、壞扇區(qū)的修復(fù)原理

　　按“三包”規(guī)定，如果硬盤在質(zhì)保期內(nèi)出現(xiàn)缺陷，商家應(yīng)該為用戶更換或修理�，F(xiàn)在大容量的硬盤出現(xiàn)一個壞扇區(qū)的概率實在很大，如果全部送修的話，硬盤商家就要為售后服務(wù)忙碌不已了。很多硬盤商家都說，硬盤出現(xiàn)少量壞扇區(qū)往往是病毒作怪或某些軟件造成的，不是真正的壞扇區(qū)，只要運(yùn)行硬盤廠家提供的某些軟件，就可以糾正了。到底是怎么回事呢？從前面對壞扇區(qū)的說明來看，壞扇區(qū)有多種可能的原因，修復(fù)的方法也有幾種：

　　1.通過重寫校驗碼、標(biāo)志信息等可以糾正一部分壞扇區(qū)。現(xiàn)在硬盤廠家都公開提供有一些基本的硬盤維護(hù)工具，如各種版本的DM、POWERMAX、 DLGDIAG等，其中都包括有這樣的功能項：Zero fill（零填充）或Lowlevel format（低級格式化）。進(jìn)行這兩項功能都會對硬盤的數(shù)據(jù)進(jìn)行清零，并重寫每個扇區(qū)的校驗碼和標(biāo)志信息。如果不是磁盤表面介質(zhì)損傷的話，大部分的壞扇區(qū)可以糾正為正常狀態(tài)。這就是常聽說的：“邏輯壞扇區(qū)可以修復(fù)”的道理。

　　2.調(diào)用自動修復(fù)機(jī)制替換壞扇區(qū)。為了減少硬盤返修的概率，硬盤廠商在硬盤內(nèi)部設(shè)計了一個自動修復(fù)機(jī)制�烝utomatic Reallcation或 Automatic Reassign　。現(xiàn)在生產(chǎn)的硬盤都有這樣的功能：在對硬盤的讀寫過程中，如果發(fā)現(xiàn)一個壞扇區(qū)，則由內(nèi)部管理程序自動分配一個備用扇區(qū)來替換該扇區(qū)，并將該扇區(qū)物理位置及其替換情況記錄在G-list（增長缺陷表，Grown defects list　中。這樣一來，少量的壞扇區(qū)有可能在使用過程中被自動替換掉了，對用戶的使用沒有太大的影響。也有一些硬盤自動修復(fù)機(jī)制的激發(fā)條件要嚴(yán)格一些，需要運(yùn)行某些軟件來檢測判斷壞扇區(qū)，并發(fā)出相應(yīng)指令激發(fā)自動修復(fù)功能。比如常用的Lformat（低格）�烡M中的Zero fill，Norton中的Wipeinfo和校正工具，西數(shù)工具包中的wddiag，IBM的DFT中的Erase，還有一些半專業(yè)工具如：HDDspeed、MHDD、HDDL、HDDutility等（大家可以上網(wǎng)搜索下載）。這些工具之所以能在運(yùn)行過后消除了一些壞扇區(qū)，很重要的原因就是這些工具可以在檢測到壞扇區(qū)時激發(fā)自動修復(fù)機(jī)制。如果讀者能查看G-list就知道，這些“修復(fù)工具”運(yùn)行前后，G-list記錄有可能增加一定數(shù)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。

　　當(dāng)然，G-list的記錄不會無限制，所有硬盤的G-list都會限定在一定數(shù)量范圍內(nèi)。如火球系列限度是500條，美鉆二代的限度是636條，西數(shù) BB的限度是508條，等等。超過限度，自動修復(fù)機(jī)制就不能再起作用。這就是為何少量的壞扇區(qū)可以通過上述工具修復(fù)，而壞扇區(qū)多了不能通過這些工具修復(fù)。

　　3.用專業(yè)軟件將缺陷扇區(qū)記錄在P-list中，并進(jìn)行內(nèi)部低級格式化。用戶在使用硬盤時，是不能按物理地址模式來訪問硬盤的。而是按邏輯地址模式來訪問。硬盤在通電自檢時，系統(tǒng)會從系統(tǒng)保留區(qū)讀取一些特定參數(shù)（與內(nèi)部低級格式化時調(diào)用的參數(shù)有密切關(guān)系）存在緩沖區(qū)里，用作物理地址與邏輯地址之間轉(zhuǎn)換的依據(jù)。有些專業(yè)軟件可以將檢測到的壞扇區(qū)的邏輯地址轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的物理地址，直接記錄在P-list中，然后調(diào)用內(nèi)部低級格式化程序進(jìn)行低級格式化。這樣可以不受G- list的限制，能修復(fù)大量的壞扇區(qū)，達(dá)到廠家修復(fù)的效果。

五、關(guān)于“壞道”的一點(diǎn)補(bǔ)充

　　“壞道（Bad track）”這個概念源于十多年前小容量硬盤（如ST506接口、100MB以下）。當(dāng)時的硬盤內(nèi)部沒有什么系統(tǒng)保留區(qū)，也就沒有P -list或G-list。出廠前，廠家就掃描硬盤中存在壞扇區(qū)的磁道，并將其位置記錄在一張小表格中，貼在硬盤外殼上，注明 “Bad track list”，即常說的“壞道表”。而“壞道表”上就列出某磁頭某柱面的磁道是壞磁道，這就是我們常聽人說的“壞道”。當(dāng)時所有的硬盤在第一次使用前都要求做低級格式化（Low level format，簡稱“低格”），在使用過程中也可以根據(jù)需要做低級格式化。在對這個硬盤進(jìn)行低級格式化前（如用ADM、低版本DM、早期主板中自帶的低格工具等），要將壞道表中記錄都填入，或用工具自動掃描所有壞道，然后才進(jìn)行低級格式化過程。低格過程中，低格程序?qū)λ�有磁道按一定的�?guī)律進(jìn)行編號，同時將前面記錄或掃描到的壞道排除在外，即“跳過（Skipped）”那些位置，對用戶來說可以算是 “修好”了“壞道”。而如果哪個用戶輕易對硬盤進(jìn)行低格，卻沒有登記壞道，那么低格會令以前曾“跳過”的壞道一個個又重新顯現(xiàn)出來，這就是為什么當(dāng)時人們常說低格會令硬盤增加壞道的原因。

　　那么，現(xiàn)在筆者為什么不用“壞道”概念而用“缺陷”概念呢？以前的老硬盤，通過低格來修復(fù)，只要某磁道中出現(xiàn)一個壞扇區(qū)，該磁道就算“壞磁道（Bad Track）”，修復(fù)時就整個磁道所有扇區(qū)一起“跳過（skipped）”。所以，壞磁道和壞扇區(qū)沒有區(qū)別開來，一起被稱為“壞道”也還算貼切。而現(xiàn)在的硬盤，每個磁道劃分為數(shù)百上千個扇區(qū)，不能因為有一個壞扇區(qū)就丟掉整個磁道。而且有些硬盤出廠前P -list就記錄數(shù)千個壞扇區(qū)，如果丟掉數(shù)千個磁道（意味道要丟掉數(shù)GB的空間）就太浪費(fèi)了。而現(xiàn)在的硬盤不同的缺陷有不同的表現(xiàn)，不同的原因，修復(fù)方法也各不相同。如果繼續(xù)用“壞磁道”或“壞道”來概括多種缺陷，很明顯詞不達(dá)意。