Quais são os setores defeituosos e como você pode corrigi-los? [Parte 1]

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Imagine o seguinte: Você sofreu uma perda de energia Os efeitos das interrupções de energia podem ocorrer em seu computador Os efeitos que a energia pode causar em seu computador Você desconecta seu computador durante tempestades severas? Se não, você pode querer começar. Leia mais em sua área enquanto o computador estava ligado. Depois que a energia é restaurada, você inicializa seu computador apenas para descobrir que o Windows executou automaticamente o autochk em seu disco rígido e ele diz que você tem setores defeituosos no disco.

Quais são esses setores ruins? É sinal de que sua unidade vai morder a poeira? 5 A vida útil do seu disco rígido está terminando (e o que fazer) 5 sinais de que a vida útil do disco rígido está terminando (e o que fazer) Como a maioria das pessoas hoje possui laptops e discos rígidos, que são arrastados um pouco, um tempo de vida de disco rígido realista é provavelmente em torno de 3 a 5 anos. Isto é extremamente ... Leia Mais? Esses setores podem ser reparados? Temos as respostas para essas perguntas e mais neste artigo de duas partes.

Esta primeira parte tratará dos aspectos de hardware do problema, enquanto a segunda cobrirá o software, incluindo o sistema operacional, as ferramentas do fabricante e os utilitários de terceiros.

O que são setores?

A terminologia para discos rígidos originou-se de acionamentos mecânicos e nossa discussão se beneficia de um pouco de histórico.

Formato físico

Um disco rígido mecânico consiste em um ou mais pratos de alumínio ou vidro e cerâmica revestidos com um material magnético contendo cobalto, às vezes com platina e níquel. Cada lado tem anéis concêntricos onde os dados serão armazenados chamados de faixas . Uma pilha de trilhas em todos os pratos é chamada de cilindro . Finalmente, cada faixa é dividida em arcos chamados setores .

Cada prato tem dois lados com uma cabeça de leitura / gravação associada acoplada a uma montagem de pilha de cabeçote (HSA) que se move através do disco por meio de um mecanismo atuador. Quando os discos giram, cria uma “almofada” de ar, fazendo as cabeças flutuarem de 5 a 10 nanômetros de distância do prato, de forma ideal, não há contato entre a superfície magnética dos pratos e as cabeças de leitura / gravação. Unidades mais antigas podem ter uma altura de flutuação de até 100 nanômetros. Para imaginar a escala, uma folha de papel tem aproximadamente 75.000 nanômetros de espessura.

Cada unidade restringiu as faixas da área do sistema que não são acessíveis ao usuário. O controlador de unidade armazena informações sobre o inversor nessa área, incluindo as listas de setores defeituosos e os setores sobressalentes usados ​​durante o remapeamento. Algumas unidades também podem ter setores sobressalentes localizados no final de cada faixa.

Endereçamento

Cada setor em uma unidade é endereçável individualmente, o que foi originalmente feito consultando-se o cilindro, a cabeça e o setor (CHS) onde os dados necessários são armazenados. Quando um disco rígido foi instalado no computador, você precisou alterar as configurações do BIOS. Descubra o seu BIOS e aprenda Como aproveitar ao máximo o BIOS e aprender Como aproveitar ao máximo o que diabos é o BIOS, afinal? É realmente importante saber isso? Nós pensamos que sim e felizmente é bem fácil. Deixe-nos apresentar você. Leia mais para informar o número de cilindros, cabeças e setores por trilha na unidade. Essas configurações são coletivamente conhecidas como geometria do inversor.

Posteriormente, o controlador foi movido de uma placa de expansão conectada à placa-mãe para a própria unidade. Uma das coisas que isso permitiu foi a tradução de uma geometria lógica da unidade para uma geometria física diferente. Dois motivos pelos quais isso se tornou importante é que ele forneceu uma maneira de contornar as limitações de endereçamento do CHS e permitiu a gravação de bits zonados (zoned bit recording - ZBR).

Ao olhar para o diagrama do layout da unidade, os setores na borda externa da unidade são mais longos do que os mais próximos do eixo. Com uma densidade de gravação constante, significa que há espaço desperdiçado ao longo da borda externa da unidade que não foi usada para armazenar nenhum dado. Com o ZBR, grupos de trilhas teriam o mesmo layout com as zonas mais próximas da borda externa, com mais setores por trilha, portanto, há menos espaço desperdiçado e mais dados armazenados por prato, mantendo a mesma densidade de gravação.

Para fazê-lo funcionar com o design de BIOS atual, o controlador de disco precisaria converter a geometria lógica da unidade conforme inserida no BIOS para a geometria física que a unidade realmente estava usando.

Nos discos modernos de hoje, o endereçamento é feito usando o LBA (Logical Block Addressing), que é apenas um índice inteiro baseado em zero, começando no primeiro cilindro, primeiro cabeçote, primeiro setor e movendo setor por setor, cabeça a cabeça., cilindro a cilindro até o final da unidade.

Embora as unidades de estado sólido de hoje funcionem como as unidades de estado sólido funcionam? Como funcionam os discos de estado sólido? Neste artigo, você aprenderá exatamente o que são os SSDs, como os SSDs realmente funcionam e operam, por que os SSDs são tão úteis e o principal ponto negativo dos SSDs. Leia mais (SSD) não tem um layout físico remotamente parecido com isso, eles ainda usam as mesmas interfaces e esquema de endereçamento LBA.

Layout do setor

Cada setor tem um layout específico também. Ele contém um preâmbulo, dados e um código de correção de erros (ECC).

O preâmbulo contém informações usadas pelo controlador de disco, incluindo uma lacuna entre setores, bits de sincronização e alinhamento de tempo, e uma marca de endereço (o número do setor, localização e status).

Os dados são os dados do usuário que são armazenados no setor. Até recentemente, a maioria das unidades armazenava 512 bytes de dados por setor. Desde 2010, a maioria das unidades são unidades 4K de Formato Avançado (AF) que usam tamanhos de setor de 4096 bytes. Alguns sistemas operacionais, como o Windows Vista e o 7, exigem drivers especiais e ferramentas atualizadas, aplicadas como um hotfix no Windows Update, para serem capazes de lidar com essas unidades como dispositivos de inicialização. Esse hotfix faz parte do Service Pack 1 para Windows 7 e muitas unidades AF vêm com drivers para permitir seu uso no Windows XP.

O ECC é um código derivado matematicamente com base nos dados armazenados no setor que é usado pelo controlador de disco para detectar se há um problema com os dados e permite que os dados originais sejam reconstruídos. O número de bits que podem ser corrigidos é limitado com base no algoritmo específico usado para gerar o ECC, que varia de acordo com o fabricante e pode até diferir entre os drives feitos pela mesma empresa.

O que são setores ruins?

Um setor ruim é aquele que não pode ser lido ou escrito com segurança. Existem duas razões pelas quais isso pode acontecer. O primeiro é o dano físico à mídia de gravação ou outros tipos de problemas que resultam em erros de leitura incorrigíveis que podem ser resultado de defeitos de fabricação, desgaste magnético, a célula de memória flash de um SSD pode ter desgastado ou as cabeças de leitura / gravação feitas entre em contato com o prato danificando o revestimento magnético.

Todas as unidades são praticamente garantidas para envio com setores defeituosos. Os veteranos podem se lembrar dos dias em que entraram nos setores defeituosos que o fabricante listou na unidade na ferramenta de formatação de baixo nível antes de poder particionar e formatar a unidade com as ferramentas nativas do sistema operacional.

A formatação de baixo nível e a consequente marcação de setores ruins ou marginais agora são feitas na fábrica no final do processo de produção, para que o usuário não precise mais se preocupar com isso. As localizações desses setores são mantidas na primeira das duas listas de setores defeituosos na unidade - a P-LIST ou a lista de defeitos primários. A eletrônica do disco rígido ignora automaticamente setores nessa lista e eles não diminuem o acesso à unidade.

Com o tempo, outros setores podem começar a apresentar problemas. Isso pode ser devido a um acidente na cabeça, desgaste magnético e outros problemas. Esse segundo tipo de erro é comumente chamado de erro temporário, já que, pelo menos em seus estágios iniciais, os erros podem ser corrigidos com os mecanismos CRC e ECC.

Uma vez que os erros nesses setores se tornam incorrigíveis ou instáveis, eles são adicionados à lista G-LIST ou crescida de defeitos. Estes serão automaticamente remapeados para poupar setores na unidade. Se a unidade tiver setores sobressalentes na mesma trilha, eles serão usados ​​primeiro antes de remapear para um setor em uma trilha diferente. Acessar setores remapeados retarda o drive e a velocidade continua a cair à medida que a G-LIST cresce.

Como os setores são marcados como "ruins"?

Para ajudar a evitar a perda de dados, o controlador de disco rígido procura problemas durante sua operação normal. Na verdade, o controlador de disco fará grande parte do trabalho nos bastidores e nunca informará o sistema operacional sobre qualquer coisa que tenha acontecido.

Lembre-se do código de correção de erros localizado em cada setor? Quando a unidade lê os dados do setor, ela recalcula o ECC e o compara ao ECC armazenado no setor. Se eles não corresponderem, ele tentará usar o ECC para reconstruir os dados corrompidos O que é corrupção de dados e como evitá-la O que é corrupção de dados e como evitá-la A corrupção de dados é mais comum do que você imagina e poderia acontecer com você quando você menos espera. Preste atenção nestas dicas antes que seja tarde demais! Consulte Mais informação . Se a quantidade de erro for pequena e puder ser corrigida, ela simplesmente fornecerá os dados corrigidos e incrementará o contador SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) 195 (Correção ECC de hardware). Se ele não puder corrigir o erro, ele incrementará o contador SMART 198 (Contagem de setor offline incorrigível) e o contador 197 (Contagem de setor pendente atual) até que uma gravação seja tentada nesse setor.

Os setores defeituosos não são realocados até que seja feita uma tentativa de escrever para o setor, a fim de preservar a possibilidade de recuperação de dados. O que é recuperação de dados e como ela funciona? O que é recuperação de dados e como funciona? Se você já teve uma grande perda de dados, provavelmente já se perguntou sobre recuperação de dados - como funciona? Leia mais através de outros métodos. Uma vez que uma operação de gravação é tentada em um setor defeituoso, o controlador alocará um novo setor vazio do pool sobressalente para substituir o setor defeituoso, o flag de defeito é atualizado para indicar que o setor foi realocado e o G-LIST é atualizado. Quaisquer dados no setor original podem ser perdidos se uma tentativa final de ler os dados falhar. É por isso que qualquer tentativa de recuperação avançada deve ser feita antes de se escrever para um setor suspeito.

Seguindo em frente

Agora que damos uma olhada dentro da unidade para ver o que está acontecendo por trás da cortina, você tem experiência suficiente para entender melhor como o sistema operacional e outros softwares trabalharão com ela.

Na parte dois, veremos as ferramentas fornecidas pelo sistema operacional, pelos fabricantes de discos rígidos e por terceiros que você pode usar para ajudar a diagnosticar e lidar com setores defeituosos. Também veremos as ferramentas usadas para monitorar a integridade geral da unidade. Com o uso criterioso dessas ferramentas, você verá facilmente se setores defeituosos estão pressagiando uma falha de unidade iminente ou se é mais provável que você tenha muitos anos restantes com seus dados favoritos.

Crédito de imagem: diagrama AF (CC by 3.0) por Dougolsen, Hard drive (CC by 2.0) por William Warby