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一起了解固态硬盘数据恢复知识

发布时间:2024/10/8 17:22:10   
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文章,鸿萌和大家交流了机械硬盘数据恢复的基础知识。了解了文件存储的基本原理。元数据如果没有被破坏,我们就能恢复出比较完整的文件名称,目录结构等。否则,就只能按照文件的类型,恢复出来没有原始名称和目录结构的文件了。

今天,我们一起了解一下固态硬盘的数据恢复情况。

多年来,速度和容量一直是存储设备中最具挑战性的参数。同时,这些设备还应保持结构紧凑,不耗电,这对笔记本电脑和便携式存储设备尤为重要。这样的设备也应该是家庭和小型企业消费者能够负担得起的。电子行业已经提出了一个合理的解决方案:它提供固态硬盘(SSD)作为超快速的存储设备,以及2.5英寸SMR硬盘作为高容量但紧凑和低能耗的存储设备。分别来说,固态硬盘由于其速度快,主要用作系统设备、程序和临时存储设备,而2.5英寸SMR硬盘则用作高容量存储设备。而当这两种类型一起使用时,整个混合系统就会变得非常快,而且容量大。

除了具备很多优点之外,固态硬盘也有一些缺点,特别是在涉及到意外删除或丢失的文件恢复时。在这篇文章中,我们将解释为什么会这样,以及当你用TRIM/UNMAP命令从设备中恢复文件时,会是什么情况。

需要指出的是:TRIM是一个SATA命令,UNMAP是其SCSI/SAS类似命令

我们先从其操作的一些基本原则开始解释。

SSD设备

大多数现代计算机,甚至是非常便宜的计算机,都有一个SSD作为其系统存储设备(而且往往是唯一的一个)。与传统的硬盘驱动器相比,这种设备速度更快,运行安静,耗电更少,而且更耐物理冲击。

有两种类型的固态硬盘设备,它们的外形尺寸不同:老式的2.5英寸(与传统硬盘相同)和新式的M.2,看起来类似于内存条。

图1、2.5寸SSD固态硬盘图2、M.2固态硬盘

不幸的是,这种设备也有一些严重的缺点,文件恢复就是其中之一。

固态硬盘基础知识

当一个文件从机械硬盘上被删除时,操作系统只是将该文件所占用的磁盘区域标记为空闲,但其数据却留在磁盘上未被触动,直到一些新文件将其覆盖。当一个数据恢复程序访问未被新数据覆盖的区域时,它就会得到旧的数据。这就是文件恢复的工作方式。

然而,固态硬盘必须使用其新的单元,或者首先清除占用单元中的旧数据,以存储新数据。在SSD中清除旧数据是一个相当缓慢的过程。这就是在SSD中删除文件的工作方式:当用户、程序或操作系统本身删除一个文件时,操作系统会发出TRIM命令,通知SSD不再需要这些数据。固态硬盘将文件占用的单元放到一个特殊的池子里,以后再清除。当任何程序或操作系统要求从这些单元中获取数据时,SSD会简单地返回垃圾或零。

此外,设备不断地在其存储单元中重新调换数据位置,以优化其读取负载,而且只有设备本身知道文件数据在任何给定的时间内存储在哪里。操作系统无法控制这个过程,此外,它也没有办法知道数据的实际物理位置。

这就是为什么在使用TRIM命令时,从SSD设备上恢复数据是非常困难的,而且在大多数情况下是不可能的。

固态硬盘是固态储存装置,就像其他闪存类型(SD卡、记忆棒等),但并非所有固态储存装置都是SSD。以R-Studio数据恢复软件为例,R-Studio在"S.M.A.R.T."标签的"特征"字段中显示闪存设备是否支持TRIM命令。

图3.SSD设备中的TRIM支持

采用SMR技术的硬盘

存储密度的限制是紧凑型硬盘在提高容量时遇到的主要障碍,而SMR(ShingledMagneticRecording)即叠瓦技术则可以克服这个障碍。与传统硬盘在非重叠的磁道中相互平行地写入数据不同,SMR硬盘在部分重叠的磁道中写入数据,从而使磁道密度更高。这种记录方式类似于屋顶上的瓦片,因此得名。

这种技术确实增加了硬盘的容量,但当数据被覆盖或删除时,这种操作也会影响到其他重叠磁道的一部分相应的数据。为了保存重叠轨道上的数据,应该将其写入其他地方,这使得这一操作非常缓慢。为了加速这一过程,使用了与SSD设备相同的原理和相同的TRIM命令。对数据恢复的影响是相同的:当任何程序或操作系统要求从已删除的文件中获取数据时,硬盘会返回零或垃圾,使数据恢复变得非常困难或不可能。

通常SMR磁盘的外壳上都有一个特殊的标记。

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