計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)探索與應(yīng)用

張運(yùn)濤

【摘 要】文章從基礎(chǔ)理論談起，論述數(shù)據(jù)損壞丟失的起因，解決方案，以及常見(jiàn)數(shù)據(jù)損壞情況的恢復(fù)措施。對(duì)于解決企業(yè)信息系統(tǒng)運(yùn)維管理中出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題具有積極意義。

【關(guān)鍵詞】存儲(chǔ)介質(zhì)；數(shù)據(jù)恢復(fù)；文件系統(tǒng)；邏輯損壞；物理?yè)p壞

中圖分類(lèi)號(hào)： TP307 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）09-0118-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.055

0 引言

隨著存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)介質(zhì)的容量、接口速度等性能參數(shù)都有大幅度的增長(zhǎng)，隨之而來(lái)的是，保存數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加，介質(zhì)故障會(huì)導(dǎo)致巨大的數(shù)據(jù)損失。在企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全防護(hù)工作中，多介質(zhì)備份，異地備份等預(yù)防容災(zāi)措施無(wú)疑是非常重要和有效的，然而如果災(zāi)難已經(jīng)發(fā)生，如何結(jié)合理論基礎(chǔ)和各類(lèi)技術(shù)手段，盡最大努力地從問(wèn)題介質(zhì)中恢復(fù)可能恢復(fù)的數(shù)據(jù)，減輕或避免損失，亦是重中之重。以下結(jié)合某企業(yè)信息系統(tǒng)實(shí)際工作實(shí)踐，闡述關(guān)于Windows平臺(tái)下數(shù)據(jù)恢復(fù)的若干技術(shù)措施。

1 常用存儲(chǔ)介質(zhì)簡(jiǎn)介

現(xiàn)階段我們最常用的可覆寫(xiě)存儲(chǔ)介質(zhì)有硬盤(pán)和閃存。硬盤(pán)從應(yīng)用途徑來(lái)劃分包括我們常見(jiàn)的家用級(jí)硬盤(pán)，為7×24小時(shí)運(yùn)行而設(shè)計(jì)的企業(yè)級(jí)硬盤(pán)及磁盤(pán)陣列。閃存介質(zhì)中，U盤(pán)最為常見(jiàn)，其它還有TF卡，SD卡等用于手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)等數(shù)碼設(shè)備的小型數(shù)字存儲(chǔ)卡，可通過(guò)USB讀卡器轉(zhuǎn)接在計(jì)算機(jī)上使用。

2 數(shù)據(jù)恢復(fù)理論基礎(chǔ)

丟失數(shù)據(jù)有諸多原因，不同存儲(chǔ)介質(zhì)在恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)所使用的技術(shù)也不盡相同，本文闡述的主要是常見(jiàn)存儲(chǔ)介質(zhì)如硬盤(pán)和U盤(pán)。

在數(shù)據(jù)恢復(fù)工作中，我們最常打交道的莫過(guò)于硬盤(pán)，磁性存儲(chǔ)技術(shù)的工作原理是通過(guò)改變粒子極性狀態(tài)而達(dá)到在磁性介質(zhì)上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目的。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭將介質(zhì)上的磁粒子極性轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)據(jù)形式。寫(xiě)操作也是如此。要訪問(wèn)并使用硬盤(pán)上保存的數(shù)據(jù)文件，通常需要操作系統(tǒng)所提供的文件系統(tǒng)功能，如Windows下最常見(jiàn)的兩種文件系統(tǒng)為FAT32與NTFS，文件系統(tǒng)維護(hù)著存儲(chǔ)介質(zhì)上所有文件的索引。由于系統(tǒng)效率等多方面的考慮，在目前的主流操作系統(tǒng)中，當(dāng)我們使用操作系統(tǒng)提供的功能刪除文件數(shù)據(jù)時(shí)，磁介質(zhì)上的磁粒子極性并不會(huì)被清除，操作系統(tǒng)只對(duì)文件系統(tǒng)的索引部分進(jìn)行修改，將被刪除文件進(jìn)行刪除標(biāo)記，意味著允許其它數(shù)據(jù)使用被刪除文件所占用的存儲(chǔ)區(qū)域。類(lèi)似的，對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行格式化操作時(shí)，也不會(huì)抹除介質(zhì)上的實(shí)際數(shù)據(jù)信號(hào)。正是由于操作系統(tǒng)在處理文件數(shù)據(jù)時(shí)的這種設(shè)定，為我們進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)提供了可行性。

需要注意的是，這種恢復(fù)通常只能在數(shù)據(jù)文件刪除之后原存儲(chǔ)區(qū)域未寫(xiě)入新數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行。如果有新的數(shù)據(jù)寫(xiě)入原刪除文件的存儲(chǔ)區(qū)域，磁粒子極性將無(wú)法撤銷(xiāo)地改變，原數(shù)據(jù)將被真正意義上清除。因此如發(fā)現(xiàn)誤刪重要文件，應(yīng)盡量立即停止使用計(jì)算機(jī)，以免操作系統(tǒng)緩存，第三方軟件的臨時(shí)文件等不可預(yù)知的寫(xiě)入操作可能會(huì)使用被刪文件所在的存儲(chǔ)區(qū)域。

除了磁性存儲(chǔ)介質(zhì)之外，其它一些類(lèi)型存儲(chǔ)介質(zhì)的數(shù)據(jù)恢復(fù)也基于同樣的原理，例如U盤(pán)、TF卡、SD卡等等。因?yàn)檫@些存儲(chǔ)設(shè)備也和磁盤(pán)一樣使用類(lèi)似扇區(qū)、簇這樣的方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

3 數(shù)據(jù)故障原因分析

對(duì)數(shù)據(jù)故障原因了解得越清楚，恢復(fù)數(shù)據(jù)的成功率就越高，使用錯(cuò)誤的恢復(fù)方式不僅無(wú)法恢復(fù)數(shù)據(jù)，而且可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成進(jìn)一步的破壞，導(dǎo)致無(wú)法挽回的損失。

數(shù)據(jù)丟失最常見(jiàn)的原因當(dāng)屬人為操作不當(dāng)，如誤刪除文件，編輯文檔時(shí)以無(wú)用數(shù)據(jù)覆蓋有用數(shù)據(jù)并進(jìn)行了保存操作。另外存儲(chǔ)設(shè)備本身的故障也占了很大比例。目前商用計(jì)算機(jī)所配置硬盤(pán)均為普通硬盤(pán)，其并非為7×24小時(shí)工作而設(shè)計(jì)，考慮加班的情況，計(jì)算機(jī)一天之內(nèi)的開(kāi)啟時(shí)間往往達(dá)十多個(gè)小時(shí)，長(zhǎng)此以往對(duì)計(jì)算機(jī)整機(jī)系統(tǒng)尤其是硬盤(pán)是較大的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致硬盤(pán)故障率升高。如果使用者個(gè)人的數(shù)據(jù)安全，重要數(shù)據(jù)備份意識(shí)較為淡薄，則發(fā)生數(shù)據(jù)損失的機(jī)率大大增加。

文件誤刪除與磁盤(pán)或分區(qū)的格式化，相對(duì)來(lái)說(shuō)較容易處理，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)實(shí)際上并沒(méi)有從介質(zhì)中被真正清除，通過(guò)一些常用數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件通常能夠有較好的恢復(fù)效果。而如果是文件被病毒破壞，文件內(nèi)容被覆蓋并有保存操作，第三方軟件造成的文件損壞，恢復(fù)起來(lái)會(huì)有一定難度甚至無(wú)法被恢復(fù)。另外一旦發(fā)生存儲(chǔ)介質(zhì)損壞的情況，則可能需要借助專(zhuān)用的硬件設(shè)備來(lái)執(zhí)行恢復(fù)操作。

因此我們了解到，數(shù)據(jù)故障可分為邏輯損壞與物理?yè)p壞。邏輯損壞大多是由于誤操作、系統(tǒng)故障、病毒、升級(jí)或安裝軟件錯(cuò)誤等造成數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)不完整而無(wú)法讀取的數(shù)據(jù)。一般表現(xiàn)為存儲(chǔ)介質(zhì)可以被計(jì)算機(jī)識(shí)別，但數(shù)據(jù)無(wú)法讀取。而發(fā)生物理?yè)p壞時(shí)，存儲(chǔ)介質(zhì)大多已經(jīng)不能被計(jì)算機(jī)識(shí)別和讀取。在數(shù)據(jù)恢復(fù)工作中應(yīng)根據(jù)具體情況，采取不同的恢復(fù)手段。

4 數(shù)據(jù)恢復(fù)手段與措施

4.1 介質(zhì)邏輯損壞

邏輯損壞存在多種情況，下面列出常見(jiàn)的一些故障及解決方法。

1）磁盤(pán)分區(qū)表?yè)p壞可能造成無(wú)法正確識(shí)別原有分區(qū)，多表現(xiàn)為盤(pán)符消失，磁盤(pán)顯示為動(dòng)態(tài)磁盤(pán)，文件目錄無(wú)法顯示或顯示不全，此時(shí)應(yīng)首先嘗試使用分區(qū)表修復(fù)工具如DISKFIX修復(fù)分區(qū)表，單純的分區(qū)表?yè)p壞并不會(huì)損壞原有的文件目錄結(jié)構(gòu)，修復(fù)分區(qū)表之后，原有文件及目錄可正常讀取。

2）文件系統(tǒng)中的邏輯錯(cuò)誤，如特定分區(qū)無(wú)法打開(kāi)，特定文件雖然目錄存在但無(wú)法讀取，一般都是由于文件系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤導(dǎo)致索引失效造成的，Windows自身即帶有一個(gè)命令行工具chkdsk.exe能夠執(zhí)行修復(fù)工作，常用命令格式及參數(shù)設(shè)置為chkdsk x： /f，x為要修復(fù)的磁盤(pán)分區(qū)盤(pán)符，帶有/f參數(shù)即為修復(fù)存在的錯(cuò)誤。

3）文件誤刪除及格式化分區(qū)，目前優(yōu)秀并常用的數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件有FinalData，EasyRecovery，RecoverNT等，每一種軟件的具體工作方式不盡相同，有的軟件針對(duì)不同的文件系統(tǒng)有不同的版本，如果某個(gè)工具無(wú)法恢復(fù)的可換用另外的工具嘗試，例如EasyRecovery，針對(duì)不同的數(shù)據(jù)丟失原因設(shè)定了不同的恢復(fù)方式，具有明晰的操作界面。需要再次重申的是，一旦發(fā)現(xiàn)誤刪除重要文件，應(yīng)立即停止使用計(jì)算機(jī)，最好將硬盤(pán)取下，掛接到其它計(jì)算機(jī)上進(jìn)行恢復(fù)工作，以防原硬盤(pán)操作系統(tǒng)或安裝的第三方軟件可能會(huì)使用被刪除文件所在的硬盤(pán)區(qū)域。

4）常用文件類(lèi)型修復(fù)

在進(jìn)行文件修復(fù)時(shí)，應(yīng)將原始文件（受損文件）作好備份，以防不正確的修復(fù)手段進(jìn)一步破壞數(shù)據(jù)。

（1）CAD圖形修復(fù)

科研設(shè)計(jì)院所常使用AutoCad作為主要生產(chǎn)工具，生成的圖形文件后綴名為.dwg，dwg文件可能是長(zhǎng)時(shí)間的工作勞動(dòng)成果，一旦發(fā)生損壞，會(huì)給設(shè)計(jì)人員造成時(shí)間和精力上的雙重?fù)p失，甚至影響團(tuán)隊(duì)的工作進(jìn)度。Dwg文件的可恢復(fù)性，主要是指文件受到破壞，導(dǎo)致文件頭丟失，文件不完整，但部分圖形數(shù)據(jù)是可用的，可能恢復(fù)部分工作量。因此具有一定實(shí)際意義。

修復(fù)DWG文件有以下幾種常見(jiàn)措施：

首先可嘗試能否從AutoCad自身的備份機(jī)制中恢復(fù)，找到和原文件同名的擴(kuò)展名為.bak或者.sv$，更改它們的擴(kuò)展名為.dwg，有可能可以使用。bak文件一般都和原.dwg文件在同一個(gè)文件夾中，.sv$文件為自動(dòng)保存的文件，它保存在"選項(xiàng)"，"文件"，"自動(dòng)保存文件"欄下指示的路徑。

AutoCad自身的recover命令，可以修復(fù)部分受損文件。

用插入塊的方法把損壞的圖插入到一個(gè)新的圖形中，具體操作步驟為：新建文件，使用ddinsert命令把損壞的文件插入到新圖中。當(dāng)插入圖形時(shí)不要把插入點(diǎn)定位在0，0點(diǎn)，選擇一個(gè)任意的點(diǎn)，如果此文件對(duì)坐標(biāo)要求準(zhǔn)確的話(huà)，可以鍵入1，1作為插入點(diǎn)，在文件修復(fù)后，再重新移動(dòng)到0，0點(diǎn)。

更換其它版本的AutoCad嘗試打開(kāi)損壞文件

嘗試用其他軟件如coreldraw、3d max等導(dǎo)入該文件，如操作成功再導(dǎo)出為AutoCad可識(shí)別的格式，通常是dxf文件。

第三方軟件修復(fù)，常用的第三方工具如Acme CAD Converter，雖然并非專(zhuān)業(yè)的修復(fù)DWG文件工具，但是在某些情況下可以導(dǎo)入損壞的dwg文件，達(dá)到部分修復(fù)的目的。

（2）Word文檔，Excel表格等Office辦公文件

在Office辦公套件中，因意外斷電，非法關(guān)閉等原因?qū)е碌奈募p壞情況，Office自身提供了恢復(fù)機(jī)制，再次打開(kāi)Office時(shí)，程序提供最近的緩存文件以供選擇恢復(fù)。如果是文件結(jié)構(gòu)損壞導(dǎo)致Office程序無(wú)法識(shí)別讀取，可以使用第三方軟件如EasyRecovery，針對(duì)性地對(duì)Word，Excel等文檔進(jìn)行修復(fù)，將仍然可用的數(shù)據(jù)恢復(fù)到新文檔中，挽回部分工作量。

4.2 介質(zhì)物理?yè)p壞

存儲(chǔ)介質(zhì)故障一般需要較為專(zhuān)業(yè)的設(shè)備來(lái)執(zhí)行恢復(fù)工作，如果是控制部分損壞，如控制芯片燒毀等，而存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的介質(zhì)本身如磁盤(pán)盤(pán)片，閃存存儲(chǔ)模塊沒(méi)有損壞的話(huà)，恢復(fù)的可能性很大。

以硬盤(pán)故障為例，恢復(fù)工作要求在具備國(guó)際百級(jí)要求的無(wú)塵凈室中進(jìn)行，所有操作設(shè)備置于非寫(xiě)入狀態(tài)，以防破壞數(shù)據(jù)。待處理的硬盤(pán)先接入特殊控制板，在禁止硬盤(pán)主軸電機(jī)啟動(dòng)的狀態(tài)下拆開(kāi)外殼。磁頭會(huì)被固定，無(wú)法接觸磁盤(pán)表面，之后再利用高頻示波器、信號(hào)分析儀等專(zhuān)業(yè)設(shè)備檢查硬盤(pán)受損情況。使用專(zhuān)用讀盤(pán)機(jī)讀取介質(zhì)。所有讀出的原始數(shù)據(jù)信號(hào)由專(zhuān)業(yè)人員還原成可用數(shù)據(jù)文件。

可以看出，專(zhuān)業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)恢復(fù)成本較高，而根據(jù)恢復(fù)的數(shù)據(jù)量，價(jià)格可能還要高很多。因此是否采用該方式進(jìn)行恢復(fù)，應(yīng)視數(shù)據(jù)的價(jià)值，重要性而定。

5 結(jié)語(yǔ)

我們介紹了各種技術(shù)手段下的數(shù)據(jù)恢復(fù)，然而在數(shù)據(jù)恢復(fù)工作中，沒(méi)有方法或手段可以100%地確?；謴?fù)成功，有時(shí)甚至需要一點(diǎn)運(yùn)氣成份，但如果我們能夠深入了解數(shù)據(jù)恢復(fù)的技術(shù)和常見(jiàn)措施，就能夠提高緊急情況下恢復(fù)數(shù)據(jù)的成功率，盡量避免由于數(shù)據(jù)損壞給我們的工作和生活帶來(lái)更大的損失。

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