SMR-Harde Schijf Gegevensherstel: Een Complete Gids voor Eigenaren

Deze buffer voorkomt dat een schrijfbewerking "smeert" of de data op een naburig spoor beïnvloedt. Het is alsof u een aparte rijstrook hebt voor elke rij auto's op een snelweg, met smallere, verkeersvrije rijstroken ertussen. 

Dankzij dit ontwerp kan elke sector op een baan afzonderlijk worden overschreven. Dit maakt data recovery ook gemakkelijk voor software. 

Waarom was er een betere opnametechnologie nodig?

In 2010 bereikte het strakker inpakken van sporen zijn fysieke grenzen. Om meer gigabytes op te slaan zonder extra schijven (die schijven dikker, zwaarder, heter en duurder maken), hadden fabrikanten een nieuw idee nodig.

Dit werd SMR (Shingled Magnetic Recording). 

De innovatieve doorbraak in SMR was dat de schrijfkop - die breder is dan de leeskop - overlapt met wat hij net heeft geschreven, net zoals dakspanen elkaar overlappen.

1. Spoor 1 wordt in de volle breedte aangebracht.
2. De actuator duwt minder dan één kopbreedte opzij.
3. Spoor 2 wordt geschreven, waarbij een stukje van de rand van spoor 1 wordt afgesneden, maar een schone middenstrook overblijft die de smalle leeskop nog steeds kan volgen.

Als u dit proces honderdduizenden keren herhaalt, krijgt u een veel smallere "spoorafstand" en ongeveer 11-20% hogere oppervlaktedichtheid op hetzelfde schijfoppervlak.

De afbeelding hierboven toont deze geometrie: de donkere band is het deel dat leesbaar blijft na de overlap, terwijl het lichte gebied het weggesneden deel toont.

In de volgende afbeelding ziet u hele zones - bundels van overlappende sporen die als een enkele eenheid worden behandeld.

De rangschikking lijkt op de rangschikking van dakspanen op een dak.

Maar deze overlapping van sporen maakt ook nieuwe lees-/schrijfregels noodzakelijk.

Aangezien spoor #3 (bijvoorbeeld) spoor #2 gedeeltelijk overlapt, kunt u niet gemakkelijk een paar sectoren op spoor #2 herschrijven zonder alles op het spoor erboven te herschrijven.

De SMR firmware groepeert daarom - misschien - 256 KB aan sporen in een zone (ook wel tape genoemd). Als er ook maar één sector van 4 KB verandert, leest de verantwoordelijke:

1. Leest de hele zone in de cache;
2. Werkt de gewijzigde sector bij; en
3. Herschrijft de hele zone sequentieel.

Dit constante schudden wordt voor uw PC verborgen gehouden door twee firmwaremaps, die vaak dubbele vertalers worden genoemd:

• Vertaler 1 (LBA-kaart): Dit is waar uw besturingssysteem denkt dat de data zich bevindt.
• Translator 2 (zonemap): waar de data daadwerkelijk terechtkomen na elke shuffle.

Als een van de twee tabellen corrupt is, stuurt de schijf nullen terug, ook al zijn de magnetische data er nog.

Wanneer uw computer een schijf om data vraagt, gebruikt hij een logisch blokadres (LBA) - zie het als een map met straatnummers die uw besturingssysteem begrijpt.

In het station bevinden dezelfde data zich echter op een fysiek blokadres (PBA) - de feitelijke locatie op de schijf waar de bits zich bevinden.

Zo ziet het eruit op een CMR-schijf.

Merk op dat:

1. De LBA's in een geordende reeks oplopen: 0-1-2-3-4-5 ...
2. Als een sector op een CMR-schijf defect is, markeert de firmware van de schijf die fysieke locatie als "defect". 
3. Eén enkele firmwaretabel - Translator 1 - houdt de slechte blokken en kleine verplaatsingen bij.
4. De firmware van het station wijst een vervangende sector toe, die zich elders op de schijf bevindt, en instrueert Translator 1 om de aangetaste LBA naar deze nieuwe, gezonde PBA te wijzen.

Omdat de toewijzing eenvoudig is, kan software die LBA's scant gewiste bestanden meestal herstellen.

Wat verandert er dan op een SMR-schijf? Bekijk deze afbeelding om het te begrijpen. 

De "dakpan"-lay-out van SMR dwingt de firmware om de data in grote zones te herschrijven. Na elke herschrijving wordt een tweede tabel (Translator 2) bijgewerkt om de schijf te vertellen waar elke LBA werkelijk is terechtgekomen in de overlappende sporen.

Als een van deze tabellen corrupt is, geeft de schijf nullen weer voor hele reeksen LBA's, ook al staan de magnetische data nog steeds op de schijf.

Dit is de reden waarom algemene software voor data recovery problemen heeft.

• De software kan de ruwe data niet "zien": de software vertrouwt op de interne vertalers van de schijf om de bestanden te vinden. Als deze vertalers corrupt of gewist zijn (wat vaak het geval is bij SMR), kan de software niets vinden.
• Dit kan verdere schade veroorzaken: Elke scan of poging om een SMR-schijf te "herstellen" met standaardsoftware zal de firmware dwingen om hele zones te jongleren. Dit kan het wissen van gewiste sectoren versnellen bij het resetten van zones op de achtergrond en data recovery onmogelijk maken. Het kan ook de toch al kwetsbare koppen of firmware die worstelt met de dubbele vertalingskaart belasten, wat tot verdere fysieke schade kan leiden.

Opmerking: Om te voorkomen dat de zones vollopen met verouderde fragmenten, voert het station met regelmatige tussenpozen een "zone-reset" uit (ook RESET WRITE POINTER genoemd in de SATA/SCSI ZAC/ZBC-specificaties). De hele tape wordt in één keer herschreven, waarbij alle sectoren die het bestandssysteem al als gewist heeft gemarkeerd, worden verwijderd - vergelijkbaar met de TRIM-opdracht op SSD's (maar niet identiek). Zodra een zone opnieuw wordt ingesteld, zijn deze gewiste bytes voor altijd verdwenen.

Kort gezegd, hoewel SMR een slimme manier is om meer data op te slaan, maken de overlappende structuur, dubbele vertaling en automatische zone-reset het vrijwel onmogelijk om zelf softwarematige dataherstel uit te voeren.

Een gespecialiseerde service voor data recovery zoals Stellar Data Recovery omzeilt al deze risico's door de schijf buiten de normale opdrachtset te verwerken met tools die rechtstreeks toegang hebben tot het fysieke blokadres.