Kitobni o'qish: «Восстановление данных на 100%»

Введение

Чем больший объем информации поступает к нам каждый день, тем больше мы зависим от ее сохранности. Любопытно, что количество цифровых данных, к которым нам приходится обращаться, растет гораздо быстрее, чем степень надежности устройств для их хранения. «Человеческий фактор» также остается неизменным. Более того, то трепетное отношение, которое мы испытывали к первым дискетам и винчестерам, стало уже немодным. В результате материальный и моральный ущерб от потерь данных только увеличивается. Совсем недавно о сохранности и восстановлении информации говорили в основном применительно к корпоративному сектору. Сегодня же любой из нас очень зависим от того, что хранится на диске его компьютера, компакт-дисках, flash-картах и картах памяти в мобильных устройствах.

Сегодня восстановление данных – важная составляющая работы с любой информацией. Существуют большие компании, сделавшие восстановление потерянной информации своей основной сферой деятельности, и множество индивидуальных мастеров, предлагающих помощь в решении подобных проблем. Вместе с тем в большинстве случаев с извлечением удаленных или поврежденных данных грамотный пользователь, не говоря уже о системном администраторе, вполне может справиться самостоятельно. Благо, и отдельные энтузиасты, и целые коллективы выработали множество программных решений, используемых для восстановления данных, с которыми вы уже готовы были проститься навсегда. Некоторые программы ориентированы даже на начинающего пользователя и довольно просты в применении.

Эта книга – одна из первых попыток составить практическое руководство к действиям в самых разных ситуациях утраты информации, с которыми может столкнуться любой из нас. Возможно, кому-то она поможет самостоятельно спасти крайне важные документы, вдруг исчезнувшие с жесткого диска компьютера. Для кого-то книга может стать первым шагом к занятиям профессиональным восстановлением информации. Эта сфера деятельности не только весьма увлекательна, но и, как показывает опыт, довольно прибыльна.

В начале книги кратко будут рассмотрены общие принципы хранения информации в компьютере и ее восстановления в случае потери. Как читатель сможет убедиться, эти принципы применимы к любому носителю – разница лишь в некоторых технических деталях.

Каждая из глав посвящена практическим аспектам восстановления данных с основных типов носителей: винчестеров, полупроводниковых накопителей и лазерных дисков. В отдельной главе рассматривается работа с RAID-массивами: хотя они и состоят из обычных жестких дисков, извлечение данных оттуда носит особый характер.

В последнюю главу книги включены смежные с восстановлением данных вопросы: предупреждение потерь информации и его планирование, гарантированное безопасное удаление данных, рациональное использование носителей и резервное копирование. Все эти проблемы анализируются как с точки зрения системного администратора, так и с позиции «домашнего пользователя».

Примечание

Вопросы ремонта носителей в книге рассматриваются лишь настолько, насколько это нужно для извлечения данных, хранившихся на них. Это сделано совершенно сознательно: как правило, ремонт, особенно программный, приводит к полному уничтожению информации на диске, хотя и делает его пригодным к дальнейшей эксплуатации.

От главы коллектива авторов

Высказать замечания и пожелания, задать вопросы по этой книге вы можете по адресу AlexanderZhadaev@sigmaplus.mcdir.ru или посетив нашу домашнюю страничку www.sigmaplus.mcdir.ru (здесь вы найдете дополнительные материалы к книге, сможете принять участие в форуме или пообщаться в чате).

Александр Жадаев

От издательства

Ваши замечания, предложения и вопросы отправляйте по адресу электронной почты dgurski@minsk.piter.com (издательство «Питер», компьютерная редакция).

Мы будем рады узнать ваше мнение!

На сайте издательства http://www.piter.com вы найдете подробную информацию о наших книгах.

Глава 0
Принципы хранения информации

• Носители и накопители

• Случаи потери информации и принципы восстановления

В этой главе рассматриваются общие моменты. По компьютерной традиции нумеровать все с нуля, нумерация глав книги также начинается с нуля. Ко всему сказанному здесь повествование будет возвращаться вновь и вновь при рассмотрении самых разных случаев утраты и восстановления информации.

Носители и накопители

Информация, о восстановлении которой пойдет речь в этой книге, существует в двоичном виде на различных устройствах хранения, или носителях. С точки зрения обычного пользователя, носитель – это устройство, способное хранить информацию и выдавать ее через какой-либо интерфейс. Например, жесткие диски с интерфейсами SATA или IDE, flash-диски с интерфейсом USB и т. д. Пользователь, владеющий компьютером на более профессиональном уровне, называет их накопителями или устройствами хранения информации, а слово «носитель» употребляет лишь для определения одного из внутренних компонентов такого устройства.

Внутри устройства есть компонент, который и является собственно носителем, – диски (в просторечии – «блины») винчестера или кристалл flash-памяти. На нем физически записана информация как последовательность двоичных элементов. Это могут быть магнитные домены либо полупроводниковые элементы в одном из двух состояний. Поскольку активное использование устройств хранения связано с использованием магнитных дисков (хотя еще раньше появились барабаны и ленты), с носителями ассоциируется именно слово «диск».

Компонент, который обеспечивает передачу информации с носителя в интерфейс и обратно, назовем пока общим словом контроллер. При этом на носителе информация записана непрерывно, а по интерфейсу она передается определенными словами, или блоками. Структура двоичной записи на носителе может очень сильно отличаться от того, как она видится через интерфейс.

Мы обычно понимаем это как аппаратный уровень хранения данных. И носитель, и контроллер являются составляющими, специально созданными друг для друга, а их «взаимоотношения», как правило, – секрет производителя винчестера или flash-диска. Тем не менее пользователь, который хочет заниматься восстановлением информации, должен быть готов к тому, что ему придется работать со всеми элементами устройства хранения! Лишь в отношении компакт-дисков носитель и привод с контроллером выступают совершенно отдельными и самостоятельными компонентами, и это заметно облегчает задачу: неисправен контроллер – просто поменяйте привод!

Информация на носителе структурирована, что позволяет контроллеру по мере необходимости обращаться лишь к нужным участкам дорожки или матрицы. Эта структура, как правило, тоже засекречена. Обычно считывание информации на глубинном физическом уровне возможно лишь с помощью «родного» или совершенно идентичного контроллера. Благодаря функциям контроллера, операционной системе компьютера носитель представляется уже набором кластеров или логических блоков.

На аппаратном уровне уже заложены меры, повышающие устойчивость информации. В первую очередь, это избыточность записи на пластинах винчестера или лазерном диске: одни и те же данные дублируются, снабжаются контрольными суммами. При повреждении отдельных элементарных ячеек утраченное содержимое восстанавливается за счет дубликатов. Этот процесс происходит непрерывно, и пока контроллер может восстановить данные на аппаратном уровне, мы таких потерь не замечаем вовсе.

Логическая структура информации, прежде всего, связана с файлами и файловой системой. Файлом называют законченную, непрерывную, именованную последовательность байтов, представляемую операционной системе компьютера. На носителе файл существует как некоторый набор кластеров с данными. Информация о том, какие кластеры составляют этот файл, является содержанием файловой системы. Физически информация о структуре данных записана там же, где и сами данные, и говорить о «физическом» или «логическом» повреждении информации на носителе можно лишь условно. Если потери затронули кластеры, где находится содержимое файла (область данных), мы обычно говорим о «физическом» дефекте; если же они коснулись области, где были записаны сведения о структуре, дефект представляется нам «логическим».

Следует учитывать, что и на носителе, и в файле всегда присутствует некая «полезная» уникальная информация – она-то и представляет главную ценность. Другая же часть информации является «служебной», то есть несет в себе структуру данных. При повреждении этой части обратиться к устройству хранения стандартными средствами операционной системы невозможно, но с помощью специальных программ удается сделать его побайтную или поблочную копию – так называемые сырые данные (Raw data).

Случаи потери информации и принципы восстановления

Отдельные главы книги посвящены восстановлению информации с различных типов носителей. В каждой главе, кроме первой, будут рассмотрены сходные ситуации. От причин и места потери данных зависит тактика их восстановления.

Тем не менее при восстановлении есть один главный принцип. Для успешного восстановления данных нужно, прежде всего, максимально полно и бережно скопировать содержимое проблемного носителя «как есть» на какой-либо другой носитель. Поскольку мы почти никогда не знаем заранее, что послужило причиной потерь, безопаснее работать с такой копией, ведь любые лишние операции с проблемным носителем могут увеличить степень его повреждения.

• Потери данных на физическом уровне возникают, когда повреждаются сами элементы, хранящие информацию, а избыточность записи не может покрыть такую потерю. Примерами служат разрушение магнитного слоя пластин винчестера, царапины на отражающем слое лазерного диска или деградация ячеек flash-накопителя. Это самый серьезный случай: восстановление данных в принципе невозможно. Если затронуты элементы, на которых хранилась содержательная часть данных, то о них придется забыть. Если повреждены служебные данные, в некоторых случаях можно извлечь оставшуюся «полезную» часть, а затем попробовать воссоздать ее структуру.

• Примером аппаратных проблем, приводящих к недоступности данных, могут служить неисправности контроллеров, головок или механики жесткого диска, царапины на прозрачной стороне лазерного диска. При этом сама информация обычно не затронута, нужно лишь обеспечить доступ к ней. Восстановление начинается с устранения аппаратной проблемы.

• Нарушения логической структуры при полной аппаратной сохранности носителя могут возникнуть в результате некорректного изменения служебной информации. Как правило, это вина пользователя, программных ошибок или действий вредоносных программ. Причиной могут послужить и аппаратные сбои, например перепады напряжения в момент записи такой информации, «небезопасное» извлечение flash-диска во время обращения к нему. Восстановление сводится к извлечению сырых данных и воссозданию их структуры.

Частным случаем является корректное, но опрометчивое удаление файлов и папок либо форматирование дисков. Фактически при удалении файла сначала только модифицируются записи в файловой системе, а сами данные остаются на диске до тех пор, пока на их место не будут записаны новые. Успех восстановления зависит, прежде всего, от того, производилась ли запись новых данных, «затерших» удаленные, или нет.

• Повреждение информации внутри файла. Файл формально цел, но не может быть открыт предназначенной для этого программой: выдается сообщение об ошибке. Это может быть следствием любой из названных выше причин. С разбора именно такой ситуации начинается книга.

Средства, необходимые для восстановления, зависят от характера и причины потери данных. В простейшем случае это специализированные программы, работающие в среде MS-DOS или Windows, – такие средства доступны каждому, кто хочет попробовать свои силы в восстановлении информации. Аппаратно-программные комплексы включают в себя электронные схемы, подменяющие или дополняющие штатную электронику носителей информации, и программное обеспечение. Как правило, такие комплексы достаточно дороги, что и ограничивает их применение любителями. Ремонт гермоблоков жестких дисков связан с выполнением очень тонких манипуляций и требует серьезных практических навыков, специального инструмента и «чистой комнаты». Это, а также потребность в запасных частях для ремонта делают выполнение подобной работы возможным и рентабельным лишь в специализированных сервисных центрах. Тем не менее в книге будут рассмотрены некоторые моменты таких манипуляций с винчестерами.

Глава 1
Восстановление поврежденных файлов

• Структура файлов в программе Hexplorer

• Понятие формата файла

• Восстановление файлов собственными средствами прикладных программ

• Программы для восстановления файлов

• Полезные ссылки

• Резюме

В этой главе речь пойдет о восстановлении так называемых битых файлов. Файл может быть поврежден при его некорректном сохранении, особенно если вы пытались открыть, а затем сохранить файл, созданный кем-то в более новой версии прикладной программы. Такие файлы можно извлечь с поврежденного носителя. И хотя скопировать их удастся, при попытке открыть «спасенный» файл вы увидите сообщение об ошибке. После восстановления данных со случайно отформатированного диска среди найденных файлов наверняка окажется немало битых. Наконец, подобные файлы найдутся в результате анализа данных, сохраненных операционной системой при проверке и автоматическом исправлении ошибок жесткого диска, – такие файлы имеют расширение CHK.

Считается, что файл – именованная конечная и непрерывная последовательность байтов, несущая некую информацию. Для наших целей (восстановления данных) этого достаточно. В тех файлах, которые приходится восстанавливать на практике, такая последовательность обычно кодирует вполне осмысленную и завершенную информацию, например текст документа или растр (множество точек) изображения.

Напомним, что 1 байт = 8 бит, то есть каждый байт может принимать значения от 0 до 2⁸ = 256 в десятичной (dec) или 2⁸ = FF в шестнадцатеричной (hex) форме записи. Существуют программы, которые позволяют просматривать и изменять содержимое любого файла как простой последовательности байт. Логично называть их байтовыми или двоичными (бинарными) редакторами. Поскольку такие программы обычно показывают значения байтов в шестнадцатеричном виде, за ними закрепилось название «HEX-редакторы».

Если открыть файл в любом HEX-редакторе, мы увидим такое представление его содержимого. О применении HEX-редакторов для восстановления содержимого файла будет сказано в конце главы, они помогут понять структуру файла и то, в чем заключается суть ее повреждений.

Структура файлов в программе Hexplorer

Программа ICY Hexplorer – простой, но достаточно функциональный бесплатный редактор двоичных данных. Дистрибутив ее доступен на сайте разработчиков http://hexplorer.sourceforge.net.

Рабочая область окна разделена по вертикали. После открытия файла в левой части рабочей области отображается содержимое файла по байтам в виде их шестнадцатеричных значений (рис. 1.1). В правой части окна те же самые байты интерпретируются как ASCII-значения текстовых символов.

Рис. 1.1. Окно программы Hexplorer – открыт текстовый файл

При этом выделенный фрагмент одновременно подсвечивается в обеих половинах окна. Легко заметить, что означает каждый байт файла, если считать, что им закодирован какой-либо текстовый символ. При рассмотрении текстовых файлов такая интерпретация совершенно справедлива. Команды меню View (Вид) и Structures (Структуры) позволяют интерпретировать содержимое файла иначе, например как точечный рисунок, и просмотреть его в дочернем окне.

Понятие формата файла

Существует множество типов и форматов файлов. В общем виде формат – это сведения о том, как программа должна интерпретировать содержимое файла при его открытии. Иногда формат путают с расширением имени файла, но это совершенно разные понятия. Операционная система может использовать расширение имени файла, чтобы быстро определить, какой программой должен открываться данный файл. Как правило, расширение должно соответствовать формату, но это вовсе не обязательно. Сведения о формате находятся в самом файле – они помещаются в начало последовательности байтов.

Текстовый файл – самый простой формат. Каждый байт текстового файла является кодом определенного символа ASCII (буквы, цифры или знака препинания), а также символов пробела, начала и конца строки. Кроме значений текстовых символов, в текстовом файле действительно больше ничего нет! Структура любых других типов файлов гораздо сложнее.

В качестве примера откроем в HEX-редакторе файл рисунка в формате BMP (рис. 1.2). В самом начале файла дана последовательность 42 4D – в текстовой интерпретации это буквы BM. Затем следует довольно длинная последовательность байтов, в которой преобладают нулевые значения, а уже за ней начинается массив самых разных значений, который продолжается до самого конца файла.

Рис. 1.2. Окно программы Hexplorer – открыт файл рисунка в формате BMP

Можно предположить, что начало файла – какая-то служебная информация, причем самые первые ее байты указывают на формат файла. Лишь затем следует то содержимое, которое программа, работающая с подобными файлами, должна интерпретировать как рисунок.

Примечание

В Интернете существует ресурс, который неоднократно будет упоминаться – «Википедия», или «Свободная энциклопедия». Она содержит большое количество сведений и о форматах файлов, и о многих других понятиях, всю информацию о которых в одну книгу собрать просто невозможно.

В статье говорится, что BMP-файл действительно состоит из четырех частей:

• заголовок файла (BITMAPFILEHEADER). Первое поле заголовка (первые два байта) является сигнатурой – указанием на тип файла;

• заголовок изображения (BITMAPINFOHEADER) – необязательный компонент, он может отсутствовать;

• палитра, которая также может отсутствовать;

• само изображение – каждый байт описывает одну точку рисунка.

Здесь необходимо сделать важный вывод. Очевидно, что искажение или утрата данных, относящихся к первым трем частям, может привести к тому, что файл перестанет открываться предназначенной для этого программой, хотя вся значимая информация в нем осталась цела. В этом случае появится сообщение «Файл имеет неправильный формат или поврежден». Наоборот, утрата или искажение данных самого изображения никак не повлияет на открытие файла, но в открывшемся рисунке выпадут или будут искажены отдельные фрагменты.

В качестве эксперимента можно сделать несколько копий файла, намеренно испортить каждую из них в разных местах с помощью HEX-редактора, а затем сохранить. Открывая эти файлы стандартным средством просмотра Windows или программой Paint, пользователь убедится в справедливости сделанного ранее вывода.

Подобным образом устроен любой файл, хотя спецификация частей файла зависит от его типа. Описания почти всех форматов опубликованы, их можно найти в Интернете. Некоторые из детальных описаний занимают не один десяток страниц. Причем понятное описание форматов файлов Microsoft Office найти труднее всего, но все же существуют и общие положения.

• В начале файла всегда находится его заголовок (header). Сам заголовок тоже обладает внутренней структурой.

– Заголовок начинается сигнатурой, или «магическим числом». Это фрагмент кода, который однозначно дает понять, что это за файл или какой программой он создан. Например, EXE-файл всегда начинается с символов MZ, архив RAR содержит в своем коде сигнатуру RAR.

– Другие поля заголовка могут содержать информацию о размере файла, указывать, на каком байте заканчиваются заголовки и начинаются собственно данные, и так далее.

• В файле могут присутствовать специфические для данного формата заголовки, например для файлов изображений они указывают алгоритм сжатия, глубину цвета, размеры изображения в точках и т. д. Для звуковых файлов такими параметрами будут частота и разрядность оцифровки, число каналов, алгоритм сжатия и пр.

• В некоторых файлах могут присутствовать вспомогательные компоненты: палитра, кодовая таблица, внедренные данные шрифтов, макросов и т. д. В отдельных форматах, наподобие документов Microsoft Office или CorelDRAW, такие данные могут занимать больше места, чем все остальное. Достаточно посмотреть, каков размер «пустого» документа Microsoft Word 2003!

• Собственно уникальные данные документа. Иногда в сложных документах эти данные организованы в виде цепочек, или порций (chunks). В таком случае где-то в заголовках дается ссылка на начало и размер каждой порции.

• Указатель конца файла или контрольная сумма (check sum) подтверждают целостность файла. Они присутствуют далеко не во всех форматах.

Очевидно, любой поврежденный файл можно восстановить или хотя бы извлечь полезную информацию, открыв и отредактировав такой файл HEX-редактором. Если испорчена информация о формате, ее (теоретически) можно воссоздать, а затем открыть файл «штатным» приложением. Если повреждена область самих данных, из файла можно извлечь только то, что осталось.

Восстановление или извлечение полезной информации из поврежденных файлов вручную – трудоемкая задача. По сути она схожа с программированием. Проблема даже не в том, чтобы разобраться в структуре формата, а в том, что для поиска и создания новой записи «нужных» байтов потребуется масса рутинных и утомительных пересчетов, проб и проверок. Поэтому на практике, если существует такая возможность, вначале целесообразно прибегнуть к двум другим способам.

Восстановление файлов собственными средствами прикладных программ

В некоторых прикладных программах изначально заложена возможность тестирования и восстановления поврежденных документов. Эти возможности довольно ограничены, но иногда и их оказывается достаточно. C другой стороны, кому как не разработчикам программ известны все тонкости используемых форматов, а также алгоритмы их создания и восстановления.

Внимание!

Перед любыми попытками восстановления битого файла необходимо сделать несколько его копий. Не стоит экспериментировать с единственным исходным экземпляром!

Восстановление документов средствами Microsoft Word

В программе Microsoft Word предусмотрена функция открытия документов с восстановлением. Кроме того, в полный состав пакета Microsoft Office входит конвертер восстановления текста. По умолчанию он не устанавливается.

Заметим, что есть еще и третья функция, связанная с использованием автосохранения документов Word в процессе работы приложения. Она скорее относится к области резервного копирования: копии документа периодически сохраняются в той же папке, что и открытый документ, либо в папке \Application Data\ Microsoft\Word в профиле пользователя. Если приложение Microsoft Word аварийно завершило работу до корректного сохранения документа пользователем, при очередном его открытии вы увидите панель Восстановление документов, на которой показаны существующие резервные копии файла. Скорее всего, при восстановлении действительно битых файлов эта функция не сработает.

Для установки конвертера восстановления текста необходимо повторно запустить программу установки Microsoft Office.

1. В начальном окне установки выберите пункт Добавить или удалить компоненты. Нажмите кнопку Далее.

2. В окне Выборочная установка установите флажок Расширенная настройка приложений и нажмите кнопку Далее. Появится окно Расширенная настройка.

3. Компонент Конвертер восстановления текста находится в группе Общие средства Office → Конвертеры и фильтры → Конвертеры текстовых файлов. Нажмите стрелку рядом с этим компонентом и выберите пункт Запускать с моего компьютера.

4. Следуя указаниям мастера, завершите установку выбранных компонентов.

5. После этого запустите программу Word. Зайдите в окно настроек (меню Сервис → Параметры) и на вкладке Общие установите флажок Подтверждать преобразование при открытии. Сохраните настройки.

Теперь есть два пути. Для начала воспользуйтесь встроенной функцией восстановления документа.

1. В меню Файл выберите команду Открыть. Появится окно Открытие документа.

2. Выберите в нем файл для восстановления.

3. Нажмите на стрелку рядом с кнопкой Открыть и выберите команду Открыть и восстановить (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Открытие документа с восстановлением

Возможно, документ успешно откроется. Открыв документ, сохраните его под другим именем. Еще лучше скопировать все содержимое и вставить его в новый документ. Однако эксперименты показывают, что таким образом можно исправить только самые незначительные дефекты. Чуть большими возможностями обладает конвертер восстановления текста.

1. В окне Открытие документа в раскрывающемся списке Тип файла выберите параметр Восстановление текста из любого файла.

2. Откройте нужный файл. В процессе открытия может появиться дополнительное окно Преобразование файла (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Окно Преобразование файла

3. Выберите в этом окне вариант Восстановление текста из любого файла и нажмите кнопку OK.

При таком восстановлении будет утеряно исходное форматирование документа – вместо него получится чистый текст (plain text). Тем не менее и эта функция срабатывает далеко не всегда. В таком случае следует восстановить документ специальными программами от сторонних разработчиков.

Восстановление архивов в программе WinRAR

В популярном архиваторе WinRAR (http://www.rarlab.com) заложена функция восстановления поврежденных архивов. Эта программа может восстанавливать архивы форматов RAR и ZIP. Тип архива WinRAR пытается определить автоматически по сигнатуре файла и по его расширению, но пользователь может указать тип архива и самостоятельно.

Формат RAR предусматривает внесение в архив избыточной информации – так называемой информации для восстановления сразу при его создании. Для этого при добавлении файлов в архив в окне Имя и параметры архива необходимо установить флажок Добавить информацию для восстановления (рис. 1.5). По умолчанию этот флажок снят. На вкладке Дополнительно задается относительный размер информации для восстановления в процентах от общего размера архива.

Рис. 1.5. Создание архива и добавление информации для восстановления

Добавление такой информации неизбежно увеличивает размер архива, но этой мерой предосторожности пользуются не всегда. Как правило, при сжатии файлов на первое место выходит минимальный размер получаемого архива. Создатели программы рекомендуют добавлять информацию для восстановления в архивы, которые предполагается записывать на гибкие диски или при сжатии особо ценных данных.

Восстановление архива происходит в два этапа. Сначала в архиве находится блок информации для восстановления. Если такой блок в архиве присутствует, поврежденная часть данных невелика по размеру и непрерывна, то шансы на успешное восстановление велики. В результате архиватор создает новый файл с именем fixed.arcname.rar, где arcname – имя исходного поврежденного архива.

Если в испорченном архиве нет информации для восстановления или повреждение очень серьезное, то делается попытка восстановления по другому алгоритму. Реконструируется лишь структура архива. Создается новый архив с именем rebuilt. arcname.rar, где arcname – имя исходного архива. Из этого восстановленного архива удается извлечь неповрежденные файлы. Из простых архивов успешно извлекаются все уцелевшие данные. Из непрерывного (solid) архива обычно удается восстановить только файлы, располагавшиеся в начале архива до места повреждения.

Когда в процессе обычного открытия архива программа WinRAR обнаруживает в нем ошибки, выводится окно с диагностическими сообщениями (рис. 1.6). По содержанию этих сообщений уже можно судить о характере и степени повреждения файла.

Рис. 1.6. Диагностические сообщения программы WinRAR

Для восстановления выделите архив в окне программы WinRAR и нажмите кнопку Исправить или выберите команду меню Операции → Восстановить архив(ы). Последующие диалоги зависят от характера повреждений и сохранности отдельных компонентов файла.

В частности, при повреждении заголовка потребуется указать, каков формат исходного архива: RAR или ZIP, а также является ли архив непрерывным. В ходе операции восстановления программа может спросить у пользователя, нужно ли считать файлом найденный в архиве элемент: Подозрительный элемент возможное имя файла>. Добавить в архив: Да/Нет/Все. Ответьте Да, чтобы добавить этот элемент в fixed.arcname.rar.

Для устранения неисправностей архивов RAR программа WinRAR представляется оптимальным и основным средством. Для архивов ZIP она также дает неплохие результаты, но здесь конкуренцию составляют многочисленные специализированные программы.

Восстановление баз 1С: Предприятие

Базы данных, с которыми работают программы семейства 1С: Предприятие, состоят из множества отдельных файлов. Часть из них несет сведения о конфигурации, а другие (файлы с расширением DBF) являются изменяемыми файлами базы данных. Если ошибка затронула только конфигурационные файлы, проще всего не восстанавливать базу, а просто переписать эти файлы из дистрибутива конфигурации или любой резервной копии.

Повреждение базы чаще всего происходит в результате системных сбоев, внезапного отключения питания компьютеров или возникновения проблем с локальной сетью. Основной и прямой путь восстановления базы – тестирование и исправление ее средствами программы 1С, запущенной в режиме Конфигуратора. Главная особенность подобного восстановления в том, что Конфигуратор использует логику построения базы и некоторые данные могут быть восстановлены по связанным с ними записям в других, неповрежденных файлах.

Разумеется, перед любыми попытками восстановления следует создать резервную копию базы данных. Лучше всего сделать это простым копированием папки с базой в другой каталог.

1. Откройте программу 1С в режиме конфигуратора.

2. Запустите проверку открытой базы (меню Администрирование → Тестирование и исправление).

3. При наличии свежей резервной копии можно сразу приступать к исправлению: выберите вариант Тестирование и исправление. В ходе тестирования показываются обнаруженные ошибки базы. Обратите внимание на имена файлов. При исправлении, в случае разночтений, программа может попросить указать, на основании каких данных следует восстанавливать конкретную запись или же ее следует удалить вообще.

4. После восстановления откройте базу в монопольном режиме и проверьте корректность записей и итогов. Вполне возможно, что какие-то записи придется исправить или добавить вручную.

Восстановление поврежденных баз возможно почти всегда. Дело лишь в числе утраченных записей. Восстановление отдельных файлов специальными программами практически не требуется – средства Конфигуратора 1С достаточно эффективно восстанавливают структуру файлов базы данных. В программу заложены средства архивирования, и другие способы резервного копирования всегда есть в распоряжении. Восстановление из последнего архива может оказаться быстрее тестирования и восстановления даже с учетом повторного ввода данных, появившихся с момента последнего архивирования.

Программы для восстановления файлов

Специализированные программы созданы для восстановления файлов почти любого известного формата. По числу программ на первом месте, безусловно, оказываются документы Microsoft Office. Простой поиск в Интернете выдает около трех десятков названий утилит для восстановления документов Word или таблиц Excel.

Работа подобных программ основана на том, что в файле ищутся присущие этому формату структуры (заголовки, таблицы и т. д.). Если структура найдена, она анализируется на предмет допустимости содержащихся в ней записей. Правила проверки известны, они прямо вытекают из описания формата. Если запись явно не соответствует допустимому или ожидаемому значению, то она исправляется. Точно так же могут генерироваться отсутствующие или неполные структуры. Конкретные алгоритмы работы у всех программ свои собственные, поэтому разными оказываются и результаты их работы в реальных ситуациях.

В отношении программ восстановления действует то же правило, что и в отношении антивирусов: чем больше приложений будет использовано в данном конкретном случае, тем выше шансы на успех. Однако, если одна из программ однажды помогла там, где другие были бессильны, это вовсе не означает, что она лучше остальных восстановит и любой другой битый файл. К счастью, почти все подобные программы доступны в условно-бесплатных (trial или shareware) и демоверсиях. Ограничение обычно касается сохранения восстановленных данных либо максимально допустимого объема восстанавливаемой информации.

Создайте несколько копий поврежденного файла – для каждой попытки свой экземпляр. Если с первого раза восстановление удалось – хорошо. Если же нет, следует применить одно средство за другим. Возможно, какая-то очередная программа сможет восстановить текст или данные таблицы. В таком случае остается лишь приобрести ее или зарегистрировать иным образом.

Здесь уместно небольшое экономическое отступление. В работе с компьютером в отдельно взятой семье или фирме программа восстановления, скорее всего, понадобится однократно. После потери и вызванных ею сложностей пользователи станут осмотрительней и будут регулярно делать резервные копии. Получается, что цена лицензии равна цене восстановления от одного до десятка файлов. Цена лицензий составляет от десятка до нескольких сотен долларов. Видимо, лучше сначала попробовать применить все демоверсии, которые можно найти, а затем обратить внимание на цены.

Для тех, кто занимается восстановлением информации профессионально, оправдан и иной подход. Например, пакет Office recovery – почти универсальное и эффективное средство. Лицензия окупится довольно быстро, ведь восстановление данных – всегда востребованная и неплохо оплачиваемая услуга.

Далее будут рассмотрены несколько программ. Выбор их почти случаен, так как одна из главных задач книги – показать программы разного класса и подходы к работе с такими программами. Если первая программа – «автомат» для начинающего пользователя, вторая – «полуавтомат» с возможностью ручной доводки результата, то третья – любительская разработка, требующая определенных навыков от того, кто ей пользуется.

Пакет Office recovery

Компания Recoveronix Ltd. предлагает более 30 утилит для автоматического восстановления файлов большинства распространенных форматов. С официального сайта компании (http://www.officerecovery.com/office/) можно скачать как отдельные приложения, так и их пакет под общим названием Office recovery. Чтобы дать представление о возможностях пакета, далее перечислены некоторые входящие в него программы.

• Recovery for Word, Recovery for Excel, Recovery for Outlook Express, Recovery for Outlook, Recovery for PowerPoint, Recovery for Publisher, Recovery for Access – восстановление документов Microsoft Office.

• PDFRecovery, PhotoshopRecovery – восстановление документов Adobe.

• PixRecovery – восстановление графических файлов BMP, GIF, TIFF, JPEG.

• ZipRecovery – восстановление архивов ZIP.

• В состав пакета включены средства восстановления документов Microsoft Works, WordPerfect, многих форматов баз данных.

Кроме перечисленных инструментов для восстановления битых файлов, в пакет Office recovery входят программы для операций иного рода. Восстановлению и извлечению информации с поврежденных носителей посвящены следующие главы. Здесь же просто названы такие компоненты пакета.

• MediaHeal for CD and DVD, MediaHeal for Diskettes, MediaHeal for Flash, MediaHeal for Hard Drives, MediaHeal for Removable Disks – средства восстановления данных с различных носителей.

• FreeUndelete – утилита для восстановления случайно удаленных данных.

При установке пакета предлагается выбрать необходимые приложения. Каждое из них устанавливается в отдельную папку и является вполне самостоятельным. Все окна приложений построены по одному образцу. Интеграция заключается в наличии в окне каждого приложения пункта меню Toolbox (Инструменты), под которым раскрывается большой список остальных приложений.

Самое востребованное из приложений – Recovery for Word. Все остальные составляющие пакета построены точно по такому же принципу и рассчитаны на пользователя с минимальной подготовкой. В качестве опытного образца можно рассмотреть файл, из которого HEX-редактором вырезаны фрагменты кода и/или на их место записан «мусор» – случайные значения. Это очень напоминает повреждения файлов в результате сбоев записи или считывания их с неисправного носителя.

1. Запустите программу и нажмите в ее главном окне кнопку Recover (Восстановить). Появится стандартное окно открытия файла.

2. Выберите файл, который нужно исправить, и нажмите в этом окне кнопку Recover (Восстановить). Начнется процесс восстановления файла. Комментарии выполняемых операций появляются в главном окне, а вскоре в окне Save the Recovered File (Сохранить восстановленный файл) будет предложено указать имя файла (рис. 1.7). По умолчанию для сохранения результата восстановления предлагается имя исходного файла с приставкой Recovered.

Рис. 1.7. Recovery for Word

Восстановленный файл можно открыть через Проводник Windows и убедиться в результатах. Демоверсия программы заменяет часть восстановленного текста словами demo demo demo. В остальном программа абсолютно функциональна. Она восстанавливает текст документа, включая использованное форматирование, стили, таблицы, рисунки и другие внедренные объекты.

Набор программ от компании Recoveronix Ltd. в отношении восстановления документов Microsoft Office опережает аналогичные утилиты других разработчиков и по количеству восстанавливаемых файлов, и по полноте восстановления данных внутри каждого документа. Основной недостаток пакета – его цена. Лицензия на один компонент Recovery for Word 3.1 стоит около $150, а цена пакета из 14 приложений составляет около $350.

Программа JPEG Recovery Pro

Если приложения пакета от Recoveronix работают почти в автоматическом режиме, то программа JPEG Recovery Pro сочетает в себе функции автоматического восстановления формата файлов JPEG с возможностью редактирования восстановленных данных. Дистрибутив программы JPEG Recovery Pro доступен на сайте разработчика http://www.hketech.com.

В процессе работы программа сканирует заданную директорию, перечисляет обнаруженные там файлы изображений и предлагает выбрать файлы, которые следует восстановить. Затем программа пытается извлечь и восстановить выбранные файлы, сохраняя их на диск. Еще до сохранения можно с помощью второго компонента программы в отдельных окнах убрать или отретушировать поврежденные части изображений.

1. Запустите программу и вызовите окно ее настроек командой меню File → Options (Файл → Настройки). На первой вкладке задается список типов файлов, которые программа будет искать (рис. 1.8). На второй вкладке, Other options (Другие настройки), можно задать максимальное число файлов (Max. no. of physical files) и количество файлов в начале сканирования, которое следует пропустить (Skip first n physical files). Обе эти настройки могут быть полезны при восстановлении файлов непосредственно с носителей цифровых фотоаппаратов. На картах памяти может оказаться множество фрагментов от ранее удаленных изображений, и ограничения помогут избежать просмотра лишнего материала.

Рис. 1.8. Выбор типов файлов

2. Сохраните настройки.

3. Задайте в поле Folder (Папка) путь, по которому программа будет искать изображения, а в поле Output Folder (Папка для вывода) путь, по которому должны сохраняться восстанавливаемые файлы.

4. Нажмите кнопку Scan (Сканировать). В рабочей области появятся уменьшенные изображения найденных рисунков (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Результат поиска изображений

5. Установите флажки рядом с теми изображениями, которые требуется восстановить и сохранить. Нажмите кнопку Recover (Восстановить). Файлы будут сохранены.

6. Если в главном окне программы видно, что изображение повреждено, как, например, средний рисунок в описываемом примере, попробуйте исправить его иначе. Дважды щелкните кнопкой мыши на искаженном рисунку. Появится окно, предлагающее попытаться исправить изображение автоматически (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Запрос попытки автоматического исправления

7. Чтобы предпринять такую попытку, нажмите кнопку Yes (Да). В изображение будут внесены изменения на усмотрение программы, а затем оно откроется в окне встроенного редактора JPEG Recovery Pro Editor (рис. 1.11). Если нажать в окне кнопку No (Нет), никаких поправок вноситься не будет и изображение откроется в редакторе в исходном виде.

Рис. 1.11. JPEG Recovery Pro Editor

Как видно на примере (в середине файла 256 байтов информации об изображении были заменены псевдослучайным набором чисел), до автоматического восстановления картинка была «обрезана» с места повреждения. После автоматического восстановления изображение проявилось до конца, но в одном месте стала видна бледная полоска – это и есть тот самый «мусор», привнесенный в рисунок в целях порчи. Еще одна типичная проблема формата JPEG – сдвиг или инверсия цветов части изображения после утраты или изменения фрагмента данных. Такая проблема тоже удачно устраняется автоматическим исправлением в рассматриваемой программе.

У редактора JPEG Recovery Pro Editor есть две основные функции: удаление всех пикселов от одной заданной точки до другой и вставка/удаление заданного числа пикселов или рядов, считая от заданной точки. Такие операции подходят для удаления случайно добавленного «мусора» или, наоборот, для устранения сдвига пикселов в результате потери фрагмента данных. Осваивать эти приемы лучше чисто практически. Редактор поддерживает откат и возврат (Undo/Redo) производимых действий, поэтому наилучший способ коррекции можно подбирать многократно. При этом нельзя забывайть, что после сохранения восстановленного файла его всегда можно дополнительно обработать в любом графическом редакторе, например Adobe Photoshop, и окончательно вернуть рисунку нормальный вид.

Программа CDRfind

Документы CorelDRAW – один из распространенных типов файлов. Эти документы тем более ценны, что в них обычно содержатся результаты многодневной работы дизайнеров или художников-иллюстраторов. Как правило, и те, и другие к резервному копированию своих трудов относятся крайне легкомысленно.

Вместе с тем утилит для восстановления файлов CDR создано очень мало. Данная программа – набор полезных инструментов для работы с файлами CorelDRAW. В том числе эта программа может восстанавливать сбойные файлы CDR. Автор программы, Михаил Кондаков, предлагает загрузить ее со своего сайта (http://mbkhome.narod.ru/). Главное окно программы предельно просто (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Программа CDRfind

Чтобы просмотреть содержимое файла CDR, нажмите кнопку File Info (Информация о файле) и в открывшемся стандартном окне выберите файл, который нужно открыть. Появятся два окна программы Блокнот: в первом (info. log) показаны сведения о файле, содержащихся в нем шрифтах (Fonts used), и весь текст, который можно извлечь из этого файла (Document text). Во втором окне (map.log) показана структура файла в виде перечня содержащихся в нем полей (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Анализ содержимого файла

Другая полезная функция программы – поиск документа CDR на диске по заданному критерию. Такими критериями могут быть содержащийся в файле текст либо размеры графических объектов внутри файла. Эта функция запускается нажатием кнопки Search File (Найти файл). Интересна функция восстановления битого файла.

1. Нажмите кнопку Edit/Restore File (Редактировать/восстановить файл). Откроется окно Edit file (Редактировать файл).

2. Нажмите в этом окне кнопку Open file (Открыть файл) и в стандартном окне Windows выберите сбойный файл CDR, который будет открыт. Структура открывшегося файла отобразится в рабочей области диалога (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Окно Edit file (Открыть файл)

После этого можно попробовать вновь сохранить файл, нажав кнопку Save file (Сохранить файл) и указав имя нового файла. Из исходного файла будут удалены сбойные поля, а сам он будет сохранен в неупакованном виде. После этого попытайтесь открыть получившийся документ в программе CorelDRAW. При открытии, скорее всего, будут выводиться многочисленные сообщения об ошибках. Их следует игнорировать, и в конце концов файл все-таки откроется. После этого можно скопировать нужное содержимое в новый файл, созданный в программе CorelDRAW.

Если проблемный участок приходится на растровую картинку, внедренную в файл, то можно попробовать извлечь из файла только его векторную часть. Для этого существует режим Extract vector (Извлечь векторную часть). Нажав эту кнопку и выбрав исходный и результирующий файлы, можно получить файл, содержащий только векторную часть исходного. При открытии такого файла программа CorelDRAW тоже будет выдавать сообщения об ошибках. Их снова нужно проигнорировать и, открыв, сохранить файл (Save as) заново или скопировать объекты из него в новый документ.

Восстановление файлов в HEX-редакторе

Как уже было сказано, теоретически можно восстановить хотя бы часть значимой информации из любого поврежденного файла. Все, что для этого нужно, – редактор двоичных данных, документ с развернутыми сведениями о формате, склонность к программированию и достаточно много времени. Готовых решений здесь не существует, остается сформулировать общие направления.

Попытайтесь проанализировать файл, открыв его в HEX-редакторе. Об одной из таких программ – Hexplorer – говорилось в начале главы. Широко известны и другие редакторы, например WinHex (http://www.winhex.com), HEdit или Free Hex Editor Neo (http://www.hhdsoftware.com). По основным возможностям все эти программы равноценны, а отличия могут оценить, главным образом, программисты, которые часто пользуются дополнительными функциями поиска и редактирования.

Возможно, данные удастся восстановить с первой попытки. Если файл содержит несжатый текст, достаточно будет скопировать эти фрагменты и собрать их воедино в текстовом редакторе. Так как требуемый результат уже достигнут, то может возникнуть мысль, что восстанавливать больше ничего не надо.

Для большинства форматов нужно все-таки восстановить структуру файла, чтобы впоследствии удалось открыть документ в предназначенном для этого приложении. Чем более подробным описанием формата располагает пользователь, тем больше шансов заметить в файле какие-либо неточности. При этом образцом для сравнения может послужить аналогичный по размеру и свойствам неповрежденный файл: откройте рядом второе окно редактора и постарайтесь найти отличия. Разумеется, к содержательной части это не относится, а вот разницу в структуре заголовков заметить можно почти всегда.

Дальнейшие действия – процесс творческий. Высчитывая размер или смещение отдельных компонентов файла, можно пытаться подставить эти значения в поля заголовков. Найти положение полей и их допустимые значения помогут описание структуры или сравнение с другими подобными файлами. Уже названный редактор Hexplorer позволяет сохранять промежуточные результаты редактирования, а затем отменять выполненные изменения. Сохраненный файл сразу же можно проверить, открывая его в соответствующем приложении. В случае неудачи нужно вернуться на несколько шагов назад и попытаться применить другие значения и т. д.

В исключительных случаях срабатывают любые методы: например, удается скопировать заголовок одного файла JPEG и вставить его на место утраченного или испорченного в другой файл. Иногда такие файлы хорошо открываются одним из просмотрщиков. То же самое можно сказать и о некоторых файлах мультимедиа.

Полезные ссылки

В завершение главы будет рассмотрен далеко не полный список инструментов, восстанавливающих данные из поврежденных файлов. Это лишь направление поиска: и очередные версии известных программ, и совершенно новые утилиты выходят регулярно. Лучший способ найти и подобрать программу, способную решить конкретную проблему, – обратиться к любой поисковой системе Интернета, а потом пытаться что-либо предпринять.

Восстановление документов Microsoft Office:

• Quick Recovery for Microsoft Word, Quick Recovery for Microsoft Excel, Quick Recovery for Microsoft PowerPoint (http://www.recoveryourdata.com);

• R-Word Recovery, R-Excel Recovery (http://www.r-tt.com);

• Nucleus Kernel Word Document (http://www.wordfilerecovery.com, http://www.nucleustechnologies.com);

• Excel File Repair (http://www.excelfilerepair.com).

Все эти программы довольно похожи по своим возможностям и эффективности работы. Если из-за повреждения структуры файла невозможно восстановить форматирование документа или таблицы, извлекается только текст. Кроме собственно восстановления битых файлов, они способны находить на диске ранее удаленные документы, отыскивая их по сигнатурам.

Восстановление баз почтовых программ:

• DiskInternals Outlook Express Repair (http://diskinternals.com);

• SoftAmbulance 4 Outlook Express (http://softambulance.com);

• R-Mail for Outlook Express (http://www.outlook-mail-recovery.com);

• Nucleus Kernel Outlook Express (http://www.nucleustechnologies.com).

Программы предназначены для восстановления случайно удаленных электронных писем, а также для восстановления поврежденных DBX файлов, в которых почтовый клиент Microsoft Outlook Express хранит свою базу данных. Отдельные электронные письма восстанавливаются в виде файлов с расширением EML, которые могут быть легко импортированы в Microsoft Outlook Express.

• Zmeil (http://www.z-a-recovery.com). Программа может извлекать сообщения из почтовых баз большинства распространенных email-клиентов, включая Outlook Express, TheBat! Eudora, Thunderbird. Восстановленные сообщения сохраняются в файлы EML или в формате UNIX mailbox. Потом их можно импортировать в любой почтовый клиент.

Восстановление баз данных:

• Quick Recovery for Database (http://www.recoveryourdata.com). Эта и следующая программы работают с поврежденными файлами Microsoft Access 95-2003, а также со всеми версиями файлов DBF (dBASE, FoxBase, FoxPro, Visual FoxPro). Возможно восстановление случайно удаленных записей внутри файла базы данных;

• DBF Doctor (http://www.repair-database.com);

• Windbfview (http://www.gendalf.ru). Одна из программ, рекомендованных для ручного восстановления баз программ семейства 1С. Автоматическое восстановление поврежденного заголовка DBF файла, выбор кодировки для просмотра. Просмотр и редактирование полей типа строка, число, дата и логических полей. Сохранение всех или только отображаемых данных в другой файл в формате DBF или в текстовом формате.

Восстановление архивов:

• Advanced Zip Repair, Advanced TAR Repair, Advanced CAB Repair, Advanced RAR Repair (http://www.repairfile.com, http://www.datanumen.com). Назначение утилит ясно из их названий. Эта же компания выпускает полный спектр программ восстановления файлов, а также тематические пакеты, например Advanced Archive Repair;

• ZipCentral (http://zipcentral.iscool.net). Довольно старая, но очень удобная программа – менеджер архивов. Среди ее функций есть восстановление архивов ZIP.

Восстановление графических файлов:

• Zero Assumption Recovery (http://www.z-a-recovery.com). Программа восстанавливает случайно удаленные, а также поврежденные файлы многих графических форматов. Работает как с файлами, сохраненными на жесткий диск, так и непосредственно с различными цифровыми носителями;

• Photo Nose Image Recovery Software (http://www.acutetools.com/photonose). Типичная программа подобного рода: она и извлекает удаленные файлы с различных носителей, и автоматически восстанавливает поврежденные файлы изображений.

Восстановление файлов мультимедиа:

• iPod Recovery Utility (http://www.datadoctor.co.in);

• Recover iPod Songs (http://www.datadoctor.co.in).

Две программы одного и того же разработчика, которые восстанавливают как случайно удаленные данные на плеерах iPod, так и файлы распространенных форматов: 3GP, AAC, MPG, MPEG, MP3, M4A, M4B, M4P, M4V, MP4, WAV, AIF, JPEG, GIF. Очевидно, задача восстановления подобных файлов не так велика – обычно их проще найти в Интернете и заново скачать, чем восстанавливать.

Резюме

Перед тем как восстанавливать битые файлы, посмотрите внимательно, нет ли где-то их резервных копий. Это действие поможет сэкономить немало времени и сил. Очевидно, восстанавливать нужно лишь уникальные документы, так как найти первоисточник, из которого были скопированы файлы, почти всегда легче и даже быстрее. Почту всегда можно попросить отправить повторно.

Если поврежденные документы или другие файлы действительно уникальны, сразу сделайте несколько копий. Каждая копия нужна для новой попытки – проверять один и тот же файл последовательно несколькими программами не стоит.

Восстановление данных средствами той же программы, которой создан файл, – самый простой и быстрый выход из ситуации. В отношении архивов RAR это, пожалуй, и самый эффективный способ.

Если восстановление обычными средствами невозможно, придется прибегнуть к специальным программам. Основной принцип здесь – пробовать разные программы, работающие с данным типом файлов, до достижения результата. Универсальных алгоритмов восстановления не существует, поэтому залог успеха состоит в разнообразии подходов.

Ручное редактирование файла – почти безотказный, но крайне трудоемкий способ. Видимо, рекомендовать его можно лишь тем пользователям, которые обладают математическим и аналитическим складом ума, и только в том случае, если восстанавливаемые данные действительно крайне важны.

Глава 2
Восстановление данных с жестких дисков

• Устройство жестких дисков

• Форматирование жестких дисков

• Причины потери данных

• Диагностика и тактика

• Восстановление данных при аппаратных неисправностях

• Восстановление данных при логических ошибках диска

• Резюме

Жесткий диск – основной носитель информации в современном компьютере. По этой причине восстанавливать утерянную информацию чаще всего приходится именно с жестких дисков. Методы восстановления данных, которые будут рассмотрены на примере этих носителей, применимы и к остальным устройствам хранения информации.

Устройство жестких дисков

Жесткий диск – один из наиболее сложно устроенных компонентов компьютера, хотя принцип его работы достаточно прост: на вращающихся пластинах, покрытых магнитным слоем, записываются концентрические дорожки. Сложности возникают, когда принцип работы жесткого диска реализуется в устройстве размером с ладонь, хранящем гигабайты данных и способном непрерывно работать годами.

Гермоблок

Гермоблок – основная составляющая современного винчестера. Это массивное и жесткое литое основание, на котором смонтированы шпиндель с пакетом пластин и блок головок. Основание закрывается герметичной крышкой. Обычно в книгах подробно рассказывают об устройстве двигателей и приводов, типах и конструкциях головок и т. д. Однако как только пользователь самостоятельно вскрывает гермоблок (рис. 2.1), то винчестер становится непригодным для работы. К такому же результату приводит и работа большинства сервисных центров.

Рис. 2.1. Гермоблок со снятой крышкой

Внутри корпуса накопителя с огромной скоростью вращается пакет пластин из алюминиевого сплава, расположенных друг над другом. Пакет закреплен на шпинделе двигателя. Пластины покрыты слоем магнитного материала толщиной в несколько микрон. Над поверхностью пластин перемещаются головки, причем зазор между поверхностью пластин и головками составляет всего около 0,05 микрон. Это гораздо меньше, чем размеры самых мелких пылевых частиц, летающих в воздухе. Абразивный эффект любых частиц, попавших в зазор, таков, что головка после нескольких десятков столкновений окончательно выходит из строя, а на поверхности пластины при каждом столкновении образуются дефекты магнитного слоя. Разрушение магнитного слоя – это лавинообразный процесс. Дефект покрытия стремительно разрастается, а отлетающие частицы наносят новые выбоины и сколы. В результате вскрытия в домашних условиях гермоблока через несколько десятков минут работы винчестер может стать практически нечитаемым.

Все манипуляции, связанные со вскрытием гермоблока, требуют исключительной чистоты и практически бессмысленны в домашних условиях. Данная книга предназначена в основном для тех, кто хочет попробовать свои силы в восстановлении информации, поэтому здесь речь идет о средствах, реально доступных дома или в обычном сервисном центре. О специальных профессиональных средствах будет сказано кратко в разделе «Тяжелая артиллерия».

Плата электроники

Плату электроники иногда называют платой контроллера. Под гермоблоком современного винчестера закреплена печатная плата, на которой находятся практически все электронные схемы жесткого диска (рис. 2.2). Исключение – миниатюрный предварительный усилитель, установленный прямо на блоке головок внутри гермоблока.

Рис. 2.2. Плата электроники винчестера

На торец платы выведены разъемы интерфейса и питания, а также переключатели-джамперы. На плате расположены минимум четыре компонента.

• Схемы управления приводами шпинделя и позиционирования блока головок.

• Основной микропроцессор винчестера, который обеспечивает всю обработку и передачу данных между внешним интерфейсом и блоком головок. Внутри него обычно выделяют:

– цифpовой сигнальный пpоцессоp (digital signal processor – DSP), отвечающий за считывание и запись информации внутри винчестера;

– схемы интерфейса, поддерживающие обмен данными через внешний интерфейс, – SATA или IDE.

• Микросхема кэш-памяти.

• Микросхема flash-памяти (Flash-ROM, ПЗУ), хранящая микропрограмму (прошивку) винчестера.

Кроме перечисленных компонентов, на плате присутствуют аналоговые радиодетали: конденсаторы, резисторы, полупроводниковые предохранители. Несмотря на то что часто речь идет о ремонте плат электроники, на практике платы обычно заменяются целиком. Конечно, перепаять резистор или предохранитель легко, но из строя они выходят довольно редко. А необходимые микросхемы, которые выходят из строя гораздо чаще, найти нелегко. Поскольку эти чипы выпускаются под определенные модели или серии приводов, найти их удается в основном только на такой же плате. Кроме того, каждой серии винчестеров обычно присущи свои конкретные дефекты, и сгорают на платах одни и те же детали. Плата от неисправного винчестера вряд ли пригодится. В результате для замены нужна полностью исправная плата.

Плата соединена с гермоблоком одним или двумя разъемами. Нарушение контакта в этих плоских разъемах внешне проявляется как неисправность жесткого диска.

Геометрия и адресация

Внутри диска обычно находится целый пакет пластин, расположенных одна над другой, поэтому дорожки можно представить как цилиндр (Cylinder – C). Поверхность каждой стороны каждой пластины обслуживает отдельная головка (Head – H). Любой диск можно условно разделить на сектора (Sector – S). Таким образом, если представлять, что в одном секторе записан один блок данных, этот блок всегда можно указать сочетанием трех «адресов»: номера цилиндра, номера головки и номера сектора – сокращенно CHS (рис. 2.3). Чтобы прочитать или записать определенный блок данных, достаточно сообщить контроллеру жесткого диска эти три значения – головки перейдут на нужный цилиндр, а когда под ними окажется необходимый сектор, определенная головка прочитает или запишет информацию. Чтобы сообщить BIOS размер жесткого диска и то, как к нему следует обращаться, достаточно привести всего три значения: число цилиндров, головок и секторов на этом диске. Размер каждого сектора всегда неизменен – 512 байтов. Такая адресация называется адресацией CHS. Она является наиболее старой, стандартной и универсальной. Ее называют геометрией жесткого диска.

Рис. 2.3. Цилиндры, головки и сектора

В начале использования жестких дисков их емкость ограничивалась десятками мегабайтов, поэтому речь шла действительно о настоящих физических дорожках (цилиндрах), головках и секторах. Со временем плотность записи на каждой пластине возросла во много раз, и контроллеры жестких дисков научилась пересчитывать эти параметры и представлять BIOS совершенно условную конфигурацию диска, где, например, головок в четыре раза больше, а цилиндров в четыре раза меньше, чем имеется в действительности. Произведение всех трех величин всегда остается таким, каким оно является в действительности. Причиной, которая заставила отойти от реальной, физической геометрии, стала сама история развития компьютерной техники. То производители винчестеров опережали в своих разработках создателей контроллеров IDE и BIOS материнских плат, то наоборот. Поиски совместимости и компромиссов привели к тому, что сегодня отображаемое число цилиндров, головок и секторов винчестера никак не соответствует настоящему устройству гермоблока. У современных дисков даже число секторов может быть переменной величиной. Дорожки, расположенные ближе к центру диска, разбиты на меньшее, а находящиеся на периферии – на большее количество секторов.

Адресация ECHS (Extended CHS), или Large, – дальнейшее развитие адресации CHS. Иначе ее называют «фиктивной адресацией» – число цилиндров, головок и секторов назначается изготовителем винчестера совершенно произвольно и записывается в CMOS контроллера.

Наряду с трехмерной адресацией CHS была придумана адресация логических блоков LBA – Logical Block Adress. С одной стороны, при этом типе адресации данные считываются логическими блоками, состоящими из нескольких секторов. Соответственно, число цилиндров делается меньше, а головок – больше, чем в действительности. С другой стороны, эта адресация линейная: каждому логическому блоку присваивается порядковый номер LBA. За нулевой принимается блок, который начинается с первого сектора нулевой головки нулевого цилиндра. Далее номера блоков определяются по формуле:

LBA = (CYL · HDS + HD) · SPT + SEC – 1,

где CYL, HD, SEC – номера цилиндра, головки и сектора в пространстве CHS; HDS – количество головок; SPT – количество секторов на дорожке.

Примечание

Блоки, цилиндры и дорожки нумеруются, начиная с нуля, а сектора – с первого номера. Такая нумерация сложилась исторически.

Современные винчестеры, как правило, поддерживают все три типа адресации, а выбор используемого типа остается за BIOS материнской платы. Если в настройках BIOS выбран один из типов адресации, то винчестер за счет внутренней обработки и преобразования данных представляется контроллеру именно таким образом. Если взять три возможные конфигурации одного и того же диска, можно убедиться, что произведение CxHxS остается во всех трех случаях практически неизменным, а умноженное на размер сектора (512 байтов), оно составляет как раз емкость винчестера.

Нужно помнить, что ни число головок, ни количество физических секторов на «блинах» внутри гермоблока от выбора той или иной адресации не меняется. Электроника винчестера (его микропрограмма) «создает» несуществующие головки и соответствующим образом «подставляет» под них сектора и цилиндры. Этот процесс называют трансляцией адресов, а таблица трансляции обычно хранится во flash-памяти на плате электроники, но может быть записана и на скрытых служебных дорожках.

Если предложить контроллеру автоматически выбрать тип адресации, то он выберет CHS – универсальную адресацию. Если, как было сказано ранее, позволить BIOS выбирать настройки автоматически (auto), то адресация жестких дисков, как правило, происходит именно в CHS.

Организация дорожек и секторов

В действительности данные на пластинах винчестера организованы довольно сложно. Об истинном расположении данных на пластинах винчестера «знают» только его контроллер и микропрограмма. Пока все работает, через интерфейс винчестер видится как стандартная матрица блоков или секторов. Если же выходят из строя головки, разрушаются некоторые области пластин и т. д. Поэтому прочитать данные можно лишь штатными средствами такого жесткого диска. Сами специалисты фирм-изготовителей признают, что все рассуждения на тему сканирования извлеченных из корпуса пластин, считывания остаточной намагниченности оказываются бесполезными. Даже теория хранения данных на винчестере оставляет место для неопределенности.

Достаточно жестко прописана на поверхности пластин лишь сервоинформация. Это магнитные метки и коды, которые указывают положение дорожек и секторов. Благодаря им головки позиционируются относительно пластин и находят нужные дорожки и сектора. Сервометки записываются на почти готовый винчестер в процессе изготовления на специальном оборудовании, после этого их невозможно ни стереть, ни изменить.

Полный объем каждого сектора составляет 571 байт. Из них 512 байтов предназначены для записи данных (data), а 95 байтов содержат служебные сведения о внутреннем номере сектора, контрольные суммы и т. д. Эта информация записывается при низкоуровневом форматировании диска еще на заводе, и доступ к ней через интерфейс предельно ограничен.

При изготовлении пластин на них заранее допускается наличие небольшого количества дефектных участков, иначе рентабельность производства резко снизится. Разумеется, характер и распространенность допустимых дефектов строго регламентированы. Кроме того, пластины с размеченными на них дорожками и секторами обладают большей емкостью, чем указано в паспорте диска. Этот запасной объем частично используется для хранения служебной информации, а частично для замещения дефектных и поврежденных секторов. После сборки поверхность дисков еще раз проверяется, и в ПЗУ на плате электроники записывается карта расположения сбойных секторов, или таблица переназначения.

Процесс переназначения (remapping) сводится к тому, что, когда операционная система выдает запрос на информацию, находящуюся по адресу сбойного сектора, контроллер диска незаметно переадресовывает запрос к одному из запасных секторов. Контроллер постоянно обновляет карту дефектов, занося в нее каждый новый обнаруженный сбойный сектор. В современных винчестерах таблица переназначения может частично храниться во flash-памяти, а частично записываться на служебные дорожки самого диска. Фактически при обращении к диску контроллер пользуется таблицей, состоящей из двух частей. Первая – трансляция адресов, вторая – оперативные уточнения к ней, переназначение. Все это происходит на аппаратном уровне и никак не связано с форматированием, разделами или файловой системой. Дефектные сектора совершенно не заметны через интерфейс.

Практический вывод из всего сказанного касается случаев ремонта и замены электроники жесткого диска. По общему правилу заменять плату можно лишь на плату от винчестера той же модели и серии (Model, ID и Part No). Все сведения о формате хранятся в гермоблоке, и после замены платы они должны успешно читаться. После замены платы с установленным на ней ПЗУ может быть перестроена или дополнена таблица переназначения секторов.

Форматирование жестких дисков

Про низкоуровневое форматирование говорилось ранее. Для современного винчестера это этап его производства, и сектора на нем размечены окончательно. То, что называют сейчас форматированием низкого уровня, сводится к простой записи нулей во все сектора, то есть к полному стиранию информации в области данных. Поэтому все, что делается с жестким диском после выхода его с завода, относится к форматированию высокого уровня. Оно включает в себя создание таблицы разделов и файловых систем.

Главная загрузочная запись и таблица разделов

В первом секторе на любом жестком диске находятся код простой программы (загрузчика) и последовательность информационных полей (таблица разделов). Вместе программа и поля называются главной загрузочной записью (Master Boot Record – MBR).

Главная загрузочная запись создается на новом диске программой FDISK. Управление дисками Windows при создании раздела производит запись в MBR. Все программы наподобие Partition Magic или Acronis Disk Director тоже создают и редактируют главную загрузочную запись.

Просмотреть содержимое секторов винчестера, в том числе первого, на котором находится главная загрузочная запись, можно многими HEX-редакторами. В редакторе Hexplorer есть отдельная команда меню Disk (Диск). При ее вызове появляется окно, где следует указать номер начального сектора и число секторов, которое программа должна прочитать. Существуют и специальные дисковые редакторы, например DiskEdit из пакета Norton Utilities или DiskExplorer for NTFS (http://www.runtime.org). Основное отличие дисковых редакторов от обычных бинарных редакторов – наличие широкого набора шаблонов просмотра данных (можно сразу интерпретировать их не только как текст, но и как загрузочный сектор либо один из элементов файловой системы) и защиты от непреднамеренной записи на диск.

MBR занимает ровно 512 байтов – один сектор. Структура этой записи представлена в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Структура MBR

Четыре 16-байтных блока, каждый из которых описывает один раздел, образуют таблицу разделов – Partition Table. Максимальное количество разделов, которое может быть описано в MBR, – четыре. Каждый блок состоит из 10 полей (табл. 2.2).

Таблица 2.2. Поля таблицы разделов

Флаг активности указывает на то, что раздел активен. Из всех разделов на диске активным может быть лишь один. Код типа раздела – однобайтовый идентификатор. Если его значение 00h, то считается, что этого раздела не существует и его содержимое игнорируется. Любое ненулевое значение означает, что в указанном пространстве находится раздел определенного типа. Так, например, идентификатор 06h указывает на раздел, отформатированный в FAT16, 0Bh или 0Ch – на раздел FAT32, а 07h – на раздел NTFS.

Если на диске нужно создать больше четырех разделов, то следует использовать специальный тип раздела с кодом 05h – расширенный раздел (Extended Partition).

Расширенный раздел отличается от всех остальных типов. Он описывает не сам раздел, а область пространства накопителя, в которой описаны разделы. В том секторе, который прописан в MBR как сектор начала расширенного раздела, фактически содержится еще одна загрузочная запись – Extended Boot Record (EBR) (табл. 2.3). Кода загрузчика в ней нет, есть только таблица разделов и сигнатура.

Таблица 2.3. Структура EBR

Указатель на раздел описывает обычный раздел (Partition), как показано в табл. 2.2. Если обычный раздел занимает не все пространство, то в таблице разделов появляется второй элемент, который вновь описывает оставшееся пространство как Extended Partition, то есть указатель на следующий EBR. В секторе, на который ссылается эта запись, точно так же описывается один раздел, и, если осталось место, делается очередная запись об Extended Partition. Так продолжается до тех пор, пока пространство не будет разделено. Фактически все записи о расширенных разделах являются цепью (Extended Partition Chain), в которой от дискового пространства отрезаются кусочки, пока место не закончится. Ошибка в любом элементе этой цепи приведет к ее обрыву. Все разделы, записи о которых лежат после разрыва цепи, операционная система найти не сможет, а занимаемое этими расширенными разделами пространство она будет считать незанятым.

Файловые системы

Таблица разделов указывает на первые сектора каждого раздела. Для размещения файлов в разделе его следует отформатировать, то есть создать внутри раздела файловую систему. Основная запись файловой системы обычно начинается в первом секторе раздела. Структура записей файловой системы зависит от ее типа. Чаще всего встречаются файловые системы NTFS и FAT.

Файловая система NTFS сейчас используется на дисках 90 % домашних и офисных компьютеров. В основе ее лежит главная файловая таблица (Master File Table – MFT). Это база данных, или таблица, строки которой соответствуют файлам тома, а столбцы — атрибутам файлов. Файловая система NTFS образована девятью системными файлами, которые скрыты от просмотра обычными средствами. Эти файлы содержат таблицы занимаемых файлами кластеров и атрибутов файлов, список шагов транзакций (проведенных операций с файлами), корневой каталог и т. д. В секторе начальной загрузки указано положение сегментов данных MFT и зеркального файла MFT. В середине диска расположен дубликат сектора начальной загрузки.

Главная файловая таблица MFT – специальный и довольно большой файл. Первые 16 строк таблицы содержат служебную информацию о самой таблице.

• В начале файла MFT находится первая (основная) таблица файлов.

• За основной таблицей файлов следует зеркальная запись (Mirror record), идентичная первой записи MFT. Если первая таблица MFT разрушена, то данные о размещении файлов берутся из зеркального файла MFT.

• Третья запись MFT ссылается на файл регистрации (log file).

Начиная с семнадцатой, записи главной файловой таблицы используются собственно файлами и папками, которые также рассматриваются как файлы NTFS. Благодаря дублированию записей MFT, а также наличию файла транзакций, файловая система NTFS считается отказоустойчивой. Восстановление данных облегчается теми же механизмами.

Файловая система FAT еще недавно была основной на разделах жестких дисков. Сегодня в этой системе форматируются, как правило, flash-диски и карты памяти. Файловая система FAT (точнее, системы FAT12, FAT16 и FAT32) образована четырьмя структурами.

• Блок начальной загрузки (boot record), который находится в первом секторе раздела.

• Таблица размещения файлов (file allocation table – FAT).

• Резервная таблица размещения файлов (backup FAT), которая используется при обнаружении повреждений в основной FAT.

• Корневой каталог (root directory).

Структуры файловых систем создаются средствами операционной системы – утилитой форматирования разделов либо служебными программами. На диске эти структуры и записи, как и таблицу разделов, можно просматривать и изменять редакторами двоичных данных.

Причины потери данных

В электрике могут возникнуть всего две неисправности: потеря контакта там, где он должен быть, или появление контакта там, где его быть не должно. На диске истинных причин потери данных тоже всего две: случайное изменение содержимого ячейки и повреждение этой ячейки. Случаев изменения содержимого очень много. Они будут рассмотрены в порядке «от поверхности диска до операционной системы».

Неисправности платы электроники ведут к недоступности диска. При этом все данные могут быть в сохранности либо поврежденной может быть лишь часть информации. После замены или ремонта платы диск может использоваться снова.

Поломки механики внутри гермоблока: отрывы и сколы головок, разрушение подшипников и двигателей очень часто сопровождаются и повреждением пластин. В таком случае винчестер чаще всего не запускается и не определяется BIOS компьютера. Бывает, что блок головок «застревает» в парковочной зоне (рис. 2.4). Возможна ситуация, когда жесткий диск стартует, но из-за повреждения одной головки недоступна группа секторов. Восстановление начинается с ремонта диска в «чистой комнате», а результат зависит от степени повреждения поверхности пластин.

Рис. 2.4. Блок головок в парковочной зоне

Повреждение пластин в общем виде проявляется как возникновение на диске BAD-блоков, то есть недоступных участков. Появление этой проблемы говорит о том, что возможности скрытого переназначения секторов уже исчерпаны. Если на поврежденный сектор приходится информация о структуре, то исчезает соответствующий уровень логической структуры диска, если файл – файл становится нечитаемым.

Случайное искажение содержимого сектора – довольно редкая ситуация. В цифровом мире случайностей почти не бывает. Это или проявление начинающегося «железного» дефекта, или результат работы вредоносной программы и в очень редких ситуациях – действительно случайная запись в момент перепадов напряжения или из-за пролетевшей космической частицы. Последнее – не шутка: воздействие космического излучения на оперативную память и жесткие диски давно изучено и статистически обосновано. Проявление дефектов или искажений содержимого секторов зависит от того, что в этих секторах записано.

Повреждение содержимого главной загрузочной записи (MBR) ведет к тому, что разделы либо не могут быть найдены операционной системой, либо их параметры определяются неверно. Самый легкий случай – повреждение сигнатуры. Операционная система решает, что на месте MBR находится случайная информация, а сам диск вообще не разбит на разделы и никакой полезной информации не несет. Для восстановления структуры диска достаточно всего лишь исправить сигнатуру любым дисковым или HEX-редактором.

При искажении или разрушении кода загрузчика попытка загрузки операционной системы с такого диска заканчивается, как правило, «зависанием» компьютера. При этом, если содержимое таблицы разделов не повреждено, вся логическая структура диска сохраняется и потери данных не происходит. Достаточно загрузить компьютер с другого диска, и вся информация на накопителе становится доступной. Для исправления кода загрузчика проще всего загрузить компьютер со стандартной загрузочной дискеты MS-DOS, а затем запустить находящуюся на ней утилиту fdisk с ключом /mbr: fdisk/mbr.

Более тяжелый случай повреждения содержимого MBR – разрушение самого содержимого таблицы разделов. При этом теряется доступ к хранящейся в разделах информации. Таблица может быть повреждена полностью или частично. Бывают случаи, когда таблица разделов MBR цела, а разрушена запись о разделах в одном из звеньев цепи Extended Partition. Методика восстановления во всех случаях одинакова: ручное исправление таблиц разделов. Альтернатива – извлечение файлов с диска с помощью программ восстановления.

Повреждение файловой системы очень похоже на повреждение содержимого MBR. Различие состоит лишь в том, что раздел на диске виден, но операционная система сообщает, что он не отформатирован. Соответственно, недоступно и все содержимое раздела. В файловых системах NTFS и FAT возможно восстановление основных записей за счет дубликатов, это делается благодаря встроенным в операционную систему средствам проверки и исправления дисков. Тем не менее исправление ошибок файловой системы часто не решает проблему – часть файлов начинает рассматриваться как потерянные цепочки. Для восстановления данных правильнее пользоваться специальными программами восстановления.

Корректное удаление файлов и папок средствами операционной системы – самая простая ситуация. Именно с ней чаще всего сталкиваются пользователи, и она же очень их пугает. В операционной системе Windows прежде всего надо искать файл в Корзине. При удалении файла или папки в таблице файловой системы сначала лишь меняется одно из полей: в FAT первый байт имени файла изменяется на 0xE5, а в MFT атрибут по смещению 14h изменяется с 1 на 0. Кроме того, в NTFS изменяется запись о свободном месте на диске в файле BitMaP. Существует множество программ, специально предназначенных для восстановления удаленных объектов.

Диагностика и тактика

Цель диагностики – выяснить, почему не читается информация с диска и что именно пропало. Это одновременно и ответ на вопрос, что делать дальше. И диагностикой, и восстановлением данных с проблемного винчестера нельзя заниматься, загрузив компьютер с него же. Оперативная система Windows в процессе загрузки и работы неизбежно начнет записывать на загрузочный и системный диск данные: временные файлы, фрагменты файла подкачки, реестра, журнала и т. д. Для «затирания» того, что необходимо восстановить, может быть достаточно совсем небольших изменений на диске.

Есть два выхода. Если у пользователя имеется второй компьютер, необходимо подключить к нему проблемный винчестер. Оптимальный вариант – подключение на отдельный шлейф. Если второго компьютера нет, нужно найти любой рабочий винчестер, подключить к компьютеру и установить на него операционную систему. Вторым следует подключить восстанавливаемый диск.

Примечание

В качестве операционной системы целесообразно выбрать операционную систему Windows XP – во-первых, так экономится место на диске, во-вторых, с этой системой хорошо работают все утилиты восстановления. Операционная система Windows 98 не поддерживает разделы NTFS, а в Windows Vista пока не гарантируется нормальная работа всех программ, особенно их устаревших версий.

Ситуации со случайным удалением или форматированием стоят особняком. Диагностировать тут нечего: можно сразу запускать программу восстановления случайно удаленных данных.

1. В ситуациях, не связанных со случайным удалением или форматированием, восстановление данных нужно начинать с осмотра винчестера. Видимые неисправности и повреждения на плате – повод заняться ее заменой.

2. Далее следует подключение разъема питания и попытка запуска диска. Если он не запускается, значит, возникла аппаратная неисправность. Ее дальнейшая диагностика является одновременно и ремонтом.

3. Если аппаратная проблема не выявлена или уже устранена, подключите винчестер к шлейфу SATA или IDE. Разумеется, делать это надо при выключенном питании. После этого оцените, как диск определяется в BIOS компьютера. Загрузите операционную систему и постарайтесь скопировать нужные данные. Если удалось сделать это с первого раза – отлично.

4. Если копирование нужных данных не удалось, целесообразно запустить диагностическую программу (MHDD или Victoria), осторожно и быстро оценить состояние секторов, проверить наличие разделов на диске. При обнаружении большого количества поврежденных или нечитаемых блоков есть два альтернативных пути:

– той же программой сохранить посекторный образ диска или раздела в файл на другом физическом диске;

– сразу запустить специальную программу (например, R-Studio), сделать ей копию диска или раздела.

5. Отключите проблемный диск. Попробуйте извлечь информацию из полученного образа программой типа R-Studio.

6. Если нечитаемых секторов на диске нет или их мало, можно извлечь информацию программой R-Studio или подобной непосредственно с диска.

Такова общая тактика.