SSD恢复的未来

白皮书最初于2009年12月1日发布

简介

固态硬盘(SSD)行业有机会在市场和产品开发周期的相对早期解决故障SSD设备的数据丢失和恢复问题。与硬盘驱动器(hdd)相比，ssd中移动部件的消除应该会增加平均故障间隔时间。然而，尚未成熟的技术和不可预测的运行条件已经导致SSD故障。其中一定比例的故障将涉及关键数据的丢失，并需要数据恢复服务。

从磁存储到半导体存储的范式转变要求开发一套全新的数据恢复技术。这些技术产生不同程度的成功，并且执行起来昂贵且耗时。此外，SSD技术的某些实现可能会使恢复过程复杂化，并对恢复数据的能力产生不利影响。通过选择采取积极主动的方法并协助数据恢复专业人员，SSD行业将有助于缓解公众的担忧，提高数据恢复成功率，同时最大限度地减少恢复成本和周转时间。

数据恢复成本分解

影响存储设备故障数据恢复成本的因素有很多，包括设备、设施和人力资源的支出。然而，研发是导致数据恢复价格相对较高的最大因素。

hdd和ssd是非常复杂的设备，有多个潜在的故障点。每种故障模式都需要不同的技术来恢复存储在设备上的数据。为每种特定的驱动器和故障模式建立可靠且具有成本效益的恢复程序所需的研究和开发时间是大量的。这项工作通常由经验丰富的电气和机械工程师和计算机科学家团队完成。每年都会发布数百种新的HDD和SDD型号，驱动器制造商在性能和容量方面不断挑战极限。因此，成功的数据恢复组织必须在研究和开发上投入大量资源，有时在开发一项新技术上花费数百个小时。在研发阶段花时间开发有效的数据恢复工具和技术通常会降低消费者的平均数据恢复成本。更具体地说，减少工程师或技术人员执行恢复所花费的时间可以降低恢复成本。

更快的周转时间也意味着数据对消费者的价值得以保留。在大多数数据恢复场景中，数据的值与恢复它所需的时间之间存在反比关系。换句话说，数据丢失的那一刻才是最有价值的。随着潜在销售额的减少，工资单进进出出，预计截止日期的推迟，曾经至关重要的数据变得不那么重要，因为它是自然地重新创建的。

因此，要使数据恢复具有经济意义，恢复过程必须既快速又具有成本效益。大多数数据恢复专业人士都认为，除了无法重新创建数据的情况外，当恢复时间超过三周时，愿意为丢失的数据付费的客户数量急剧下降。图1描述了数据恢复行业中数据丢失对消费者的价值与执行恢复的成本和周转时间之间的微妙平衡。

通过对研发的承诺，Gillware公司已经能够显著降低单个欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐HDD数据恢复的周转时间和总成本，从行业平均水平分别为1500美元和三周。在2009财政年度，Gillware公司的硬盘数据恢复平均花费694美元，需要6个工作日才能完成，保持在图1所示的恢欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐复时间窗口内。

多年的经验和定义良好的技术稳定了从hdd恢复数据的平均成本和周转时间。另一方面，SSD恢复是随着SSD技术的发展而发展起来的一门学科。因此，根据制造商和设备的特定参数，从ssd恢复的成本和时间可能会有很大差异。

对于数据恢复组织的研究团队来说，固态存储技术代表了一系列全新的工程问题。SSD制造商正在推动技术的发展，以增加驱动器的存储容量，同时试图提高设备的可靠性。其结果是，随着新设计的频繁发布，变化的速度越来越快。每个新设计都代表新的固件、不同的磨损平衡算法和控制器，以及修订的PCB布局。保持SSD恢复曲线的领先是一个挑战，记住恢复周期时间和成本之间的微妙平衡必须保持。虽然SSD恢复技术正在进步，但它们落后于用于从hdd恢复数据的精简和高效的程序。因此，Gillware公司的SSD恢复平均成本为2850美元，大约需要三周时间。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科ssd和hdd之间的数据恢复成本差异如图2所示。

对于不断增长的SSD市场来说，从SSD恢复数据是一个可行的选择，其成本和周转时间必须与hdd一致。

设备故障与客户关系

每个电子存储设备制造商在处理设备故障时都必须遵循一条微妙的界限。设备发生故障几乎是必然的事实。无论故障的原因是什么，无论是制造商的缺陷还是最终用户的滥用，消费者期望设备制造商在恢复存储的电子数据方面提供一定程度的协助。要了解如何处理这些情况，只需看看硬盘驱动器原始设备制造商和计算机制造商实施的方法即可。

每个硬盘驱动器和计算机制造商都有不同的方法来处理由硬盘故障引起的数据恢复情况。这些方法包括道歉和提出更换设备(如果在保修期内)，以及提供由客户付费的内部数据恢复服务。虽然两者都是可行的选择，但都不受消费者欢迎，而且在使用时可能被证明是公关失误。

最流行的方法是向客户提供一份简短的数据恢复提供商列表，这些提供商已经过原始设备制造商的审查，是有能力的专业数据恢复组织。作为交换，数据恢复提供商通常会给客户一个小折扣，硬盘制造商在必要时给数据恢复提供商少量的技术援助。通过确保客户至少拥有积极的数据恢复体验，原始设备制造商能够减少设备故障对未来销售的潜在负面影响。

硬盘数据恢复进程

的硬盘数据恢复该过程可分为四个阶段:驱动器故障分析、驱动器恢复、驱动器成像和数据提取。虽然为了保持过程效率，所有四个阶段都代表了独特的挑战，但驱动器故障诊断和恢复是大多数工程资源所必需的。hdd有三种主要故障模式:逻辑故障、电气故障和机械故障。机械故障在很大程度上是孤立的读写磁头组件或者是主轴电机，通常是机械疲劳或环境滥用的结果(即跑步时被撞倒)。电气故障可以由许多条件引起，但大多数是由力量激增或个别电路元件故障。逻辑故障通常由HDD固件区域的损坏组成，可能是自然发生的，也可能是上游故障的结果(例如间歇读写头)。

使驱动器故障诊断过程复杂化的是三种故障类别的相互依赖性。例如，控制板短路引起故障是很常见的读写头故障，或间歇读写头损坏固件区。因此，负责诊断设备故障模式的工程师需要一定程度的经验和直觉。这些工程师的薪酬很高，在采油总成本中占很大一部分。在确定驱动器故障恢复的根本原因后，技术人员可以执行必要的修复工作，将驱动器恢复到功能状态。对故障模式的正确诊断可以降低工程成本和加快周转时间。

下一节中的案例研究概述了从失效的1tb硬盘恢复数据所遵循的步骤。

硬盘数据恢复案例研究

故障描述:驱动器不再旋转。硬盘没有异常声音。

初始故障诊断:从对控制板的调查开始，我们的工程师注意到PCB有一种明显的“烧焦”气味。进一步检查发现了四个故障的控制板部件。图3是控制板被电损坏的特定区域的图片。

在检查了HDD控制板之后，我们对读写头组件进行了内部测试。对硬盘磁头组件进行的非侵入性电气测试发现，八个读写磁头中至少有一个不再工作。就在这时，我们开车去了吉尔韦尔张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科ob 官网以便进一步分析。图4显示了读/写头的物理状况。

最终失效分析:驱动器有两个故障，使其无法正常工作。电源浪涌导致硬盘控制板上的一个或多个部件损坏。突然断电使机头无法正常停车。相反，它们被粘在了盘子表面。这导致了如图4所示的弯曲读/写头。

驱动器恢复:硬盘驱动器的恢复从对控制板上的故障电气组件的修复工作开始。在修理控制板之后，小心地更换损坏的读写头。图5显示了安装了新的读写头的开放HDD机箱。

读写头兼容性是大多数现代硬盘驱动器的主要问题。当从一个硬盘移植到另一个硬盘时，很少能找到一组替换磁头立即工作。因此，在磁头堆栈更换后，Gillware工程师使用专有的逻辑工具将驱动器恢复到运行状态。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科在HDD成像之前，我们解决了次要区域盘损坏为了防止成像过程中进一步损坏。

驱动成像:按照驱动器恢复程序，HDD被移动到恢复过程的驱动器成像阶段。驱动器映像包括对HDD进行直接的逐字节复制，用于恢复的逻辑处理和数据提取阶段。根据恢复案例的具体细节，对驱动器进行映像所需的时间可能会有很大差异。本案例研究中的1tb HDD，在修复了控制板和更换了读/写头后，大约花了27个小时来映像，完成了对HDD上可用扇区的99.99%的读取。驱动性能的下降是自适应偏差的结果;由非本机控制板和读写头引起的症状。如果对磁性介质的损坏很严重，hdd需要多天才能成像是很常见的。

映像副本提供给逻辑工程师，他们的任务是重新创建文件系统和提取用户数据。本案例研究中的HDD只有电气和机械损坏。这一事实，再加上驱动器的一个非常好的映像副本，意味着文件结构没有逻辑损坏。在这种情况下，Gillware的数据提取过程通过使用专有提取工具实现自动化。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科在提取数据后，客户通过Gillware File Viewer应用程序验证恢复的数据，并将数据传输到新的外部传输驱动器以交付给客户。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科

HDD恢复总结:在这个案例研究中，1tb硬盘的恢复是a级恢复。所有的用户数据都完好无损地恢复了。实验室恢复的总时间约为6个工作日。总工程时间为5小时[评估0.75小时，驱动器恢复3小时，逻辑处理和提取1.25小时]。恢复的总成本为1000美元(恢复为875美元，新的1TB外部传输驱动器为125美元，用于将数据发送回客户)。

SSD恢复流程

固态设备共享hdd显示的许多相同的故障模式。由于SSD在大多数应用中是hdd的直接替代品，并且受到许多相同的压力，因此一些SSD故障模式与hdd类似。这两种技术之间最显著的区别是ssd没有活动部件。因此，ssd没有机械故障的实例。除了共享的故障模式外，从这两种存储技术恢复数据的技术和过程有很大的不同。ssd为数据恢复专业人员提供了从hdd无法提供的故障设备中恢复数据的机会。

HDD数据恢复的圣杯是一种可以独立于硬盘驱动器读取HDD盘片的设备。虽然在实验室环境中取得了不同程度的成功，但对于恢复通常存储在现代驱动器上的大量数据来说，这种技术并不是一个可行的选择。这个过程实在太慢了，而且需要太多的用户输入，没有经济意义。驱动器恢复是一种更有效、更经济的方法。另一方面，ssd将数据存储在非易失性存储芯片可以很容易地读取，而不依赖于最初写入数据的设备。这为ssd提供了一种不需要维修的替代恢复过程的可能性。首先对每个存储芯片单独成像，然后我们可以将单个芯片图像组装成单个驱动器图像并提取数据。

单个驱动器映像的重建是SSD恢复过程中最耗时和最昂贵的方面。使用HDD数据恢复，驱动器成像过程的最终结果是一个完整的映像，从扇区0开始，到HDD上的最后一个扇区结束。将其与ssd进行比较，其中恢复过程的成像阶段的输出是N读取产生的单个芯片图像N设备上的芯片数量(即具有16个内存芯片的SSD产生16个单独的芯片图像)。

在进行数据提取过程之前，必须将这些图像重建为单个设备图像。驱动器重构阶段是该过程中要求最高的阶段，因为用于在每个存储芯片上分布数据的方法因模型而异。由于没有关于数据如何在构成完整数组的内存芯片上进行分段的信息，唯一的选择是手动查找关键文件结构指示符，然后使用这些指示符重新组装数据。

独立存储芯片成像数据恢复方法的一些缺点在下面的案例研究中很明显。三者的硬件、软件和最终用户实现略有不同。这些不同的实现对数据恢复过程的影响将在接下来的三个案例研究中说明:

SSD恢复案例分析1:

总结结果:成功恢复

SSD细节:128gb SSD, 16 (8gb) TSOP48内存芯片。没有售后市场或工厂直接加密。

故障描述:计算机无法识别SSD

初始故障诊断:SSD看起来完好无损;没有电损伤的证据，但当连接到主机时，设备没有显示任何响应。

最终失效分析:驱动器正在遭受逻辑故障，可能是由于固件损坏。此时，没有可用的固件修复工具，及时成功恢复的唯一选择是读取每个内存芯片的内容并重建驱动器映像。

内存芯片读取:每个芯片从SSD中取出，其内容复制到PC上的文件中。图6显示了该SSD设备上16个芯片之一的读取情况。

驱动器图像重建:在不了解SSD如何跟踪分布在每个内存芯片上的存储的情况下，使用文件系统结构来重建磁盘映像。无论使用何种文件系统，通常都会在第一个逻辑可寻址扇区中找到分区表。客户报告系统正在运行Windows XP，因此应该在扇区0处找到主引导记录(MBR)。我们在16张芯片图像中搜索MBR的特征。在定位MBR之后，我们可以继续进行数据物理位置到逻辑扇区的映射。

正如怀疑的那样，这个SSD上有两个分区:一个小的FAT16系统恢复分区和一个大的NTFS分区。MBR提供每个分区的位置和大小。在芯片映像中搜索相应的引导扇区。每个引导扇区必须位于分区的逻辑起点，由MBR表示。

FAT16文件系统在引导扇区后面有一个称为FAT表的长列表，这些值大多是顺序的。FAT表提供了大量有用的信息，因为它具有相对顺序的性质，可以预测以下逻辑扇区中的第一个值，并搜索读取以构建这个表。使用连续逻辑扇区的物理位置，开始出现一种模式，说明在整个读取过程中数据是如何组织的，可用于构建磁盘映像的其余部分。

数据提取:一旦建立了磁盘映像，就可以按照与HDD相同的方式进行数据提取。

最终结果:在这个案例研究中，128 GB SSD的结果是a级恢复。所有的用户数据都完好无损地恢复了。实验室恢复的总时间约为2.5周。工程/机器总时间为22小时[2小时用于评估，8小时用于解焊和读取存储芯片，12小时用于逻辑处理和数据提取]。回收的总成本是3000美元。

SSD恢复案例分析2:

总结结果:成功恢复

SSD细节:128gb SSD, 16 (8gb) TSOP48内存芯片。售后全磁盘加密已经实现。

最终结果:我们遵循案例研究1中概述的相同标准SSD恢复过程。所有16个单独的存储芯片的图像是通过对芯片进行拆装并在TSOP48夹具上读取来生成的。在芯片成像之后，我们开始了图像重建的过程。与案例研究1一样，我们试图识别常见的文件结构指示器，以便识别16张图像中的数据条纹。但是，本案例研究中的驱动器来自一个在所有公司计算机上实现全磁盘加密的大型企业客户。结果，无法识别文件结构指示符，数据重构过程失败。在客户可接受的时间范围内无法恢复任何数据。

额外的评论:全磁盘加密在Gillware的企业客户群中越来越普遍。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科客户在采购加密产品时经常要求Gillwa欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐re的协助，以避免将来数据恢复的复杂性。大多数加密供应商提供了用于解密具有适当凭证的驱动器映像的工具，Gillware在恢复过程中使用这些凭证。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科这些工具的优点通常会影响Gillware对客户的建议。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科不幸的是，这些工具只有在给出完整、正确的图像副本时才能成功。由于不知道如何将单个内存芯片图像重新组装成单个磁盘图像，Gillware技术人员无法恢复数据。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科

未来可能的解决方案:欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐Gillware希望与SSD制造商合作，以帮助企业客户在使用全磁盘加密的情况下恢复数据。正式的合作伙伴关系将允许受保护地共享关于每个SSD的敏感和专有技术信息。通过对设备的Flash转换层、固件、控制器和ECC实现的详细了解，Gillware技术人员将不再需要依赖文件系统结构，并能够通过全磁盘加密成功地从ssd恢复数据。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科这些合作关系的最终结果将是更高的SSD恢复成功率，并为SSD制造商和Gillware保持与关键企业客户的关系。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科

SSD恢复案例分析3:

总结结果:成功恢复

SSD细节:128gb SSD, 16 (8gb) TSOP48内存芯片。存储在内存芯片上的数据的全磁盘硬件级加密。

最终结果:与案例研究2类似，由于数据是由SSD设备加密的，因此没有可见的文件结构指示器。由于不了解Flash转换层(FTL)或加密执行的方式，Gillware技术人员无法恢复任何数据。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科

未来可能的解决方案:提供具有硬件级加密的存储设备可能是一个强大的营销工具。在寻求获得利润丰厚的企业合同时，加密是绝对需要的，这一点尤其如此。Gillware在处理实现全磁盘加密的存储设备时遇到欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐了两个问题。首先，许多最终用户不知道加密，当他们发现加密技术可能对恢复过程产生负面影响时，他们感到沮丧。其次，没有供应商的支持，Gillware无法解密数据。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科

使用硬件级加密成功地从ssd恢复数据需要理解FTL和解密驱动器映像的方法。根据加密密钥的生成和存储方式，Gillware建议维护一个受保护的密钥数据库，以便在无法从故障设备直接获得密钥的极端情欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐况下使用。作为替代方案，SSD制造商可以选择向数据恢复合作伙伴提供模拟和解密软件工具，类似于基于软件的加密供应商提供的工具。未来讨论的关键点包括SSD制造商和数据恢复提供商之间的合作关系，既能保护知识产权，又能成功执行数据恢复。

SSD恢复的未来

欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐Gillware目前有两个主要的组织目标，专注于处理SSD恢复相关的问题。首先是开发可靠的数据恢复工具和技术，使我们的工程师能够从故障的SSD设备中恢复数据。其次是消除HDD和SSD恢复之间存在的成本和周转时间上的巨大差异。这两个目标是紧密联系的，必须协调一致地实现。也就是说，如果不能以经济有效的方式进行恢复，那么从故障设备中恢复数据的能力是无关紧要的。

Gillware公司的研发团队正欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐在努力实现这两个目标，并成为SSD恢复的行业领导者。然而，SSD案例研究指出，为了减少执行恢复所需的工程时间并提高恢复成功率，需要进行改进。工程时间的缩短将直接降低整体回收成本，提高成功率，有助于提高客户满意度。

在研究数据恢复技术和过程时，固态存储设备比hdd具有许多优势。这些优势中最重要的是能够独立于主机设备从单个内存芯片读取数据。与从hdd恢复数据相比，这种恢复技术最终将带来更好的总体成功率，并可能降低数据恢复成本。然而，在这些好处成为现实之前，必须首先克服某些障碍。

在SSD恢复过程中，读取单个内存芯片是一个重要而低效的步骤。大多数SSD内存芯片都采用TSOP48封装，需要使用专门的夹具(图6)才能由商业设备程序员读取。这些固定装置在与新的、原始的设备一起使用时非常有效。然而，确保与未从PCB上焊接的设备的引脚进行适当的电接触是一个持续的斗争。如果不小心拆卸IC，引脚很容易弯曲。此外，任何残留的焊料都可能影响触针手指的精确对齐。

这种情况是否会随着向球格阵列包的过渡而改善还有待观察。欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐Gillware工程师目前正在研究一种解决方案，该解决方案将简化存储芯片成像过程，显著减少周转时间。SSD制造商也有可能通过实现hdd上常见的某些技术来减少拆卸和单独读取内存芯片的需求。

每个HDD都有一个特定于供应商的机制，用于通过ATA接口操作设备固件，有时还通过其他方式，如未记录的RS-232或JTAG连接。欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐Gillware工程师推测ssd可能有类似的实现。如果是这种情况，具有某些固件损坏的ssd可能会被修复，并将设备恢复到功能状态。如果固件无法修复，那么获取存储芯片原始内容的能力将是非常有价值的。在任何一种情况下，都不需要拆卸和单独读取每个存储芯片。

无论是直接从SSD转储驱动器映像，还是手动重构它，了解控制器如何维护Flash转换层(FTL)是至关重要的。这种逻辑扇区到物理地址的映射是任何磨损均衡实现的核心，也是目前Gillware在SSD恢复方面面临的最大障碍。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科在SSD案例研究1中，Gillware工程欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐师通过查看已知位于给定逻辑扇区的关键文件系统结构的物理位置，能够充分了解FTL。虽然产生了成功的恢复，但这种方法不能扩展到Gillware目前使用hdd处理的业务量。张信哲代言博彩欧宝娱乐欧宝娱乐百科这种技术在涉及全磁盘加密的情况下也不成功。如果没有SSD制造商的帮助，数据恢复提供商将很难达到与HDD恢复建立的成功率水平。

SSD制造商可以通过六种方式帮助数据恢复合作伙伴，帮助提高SSD恢复成功率并降低成本:

提供超光速的技术细节
为固件和FTL操作提供特定于供应商的ATA命令的文档
允许在存在硬件级加密4的情况下访问适当的密码。提供关于ECC实现的信息
授予对SSD控制器和非易失性内存的数据表的访问权
电源控制器仿真工具
与Gillware工程师共同开发欧宝娱乐百科张信哲代言博彩欧宝娱乐改进的系统，以获得存储芯片读取

结论

与SSD恢复相关的成本和周转时间将在未来几年得到改善。随着SSD技术、标准和设计的稳定，从故障设备中恢复数据所需的工具和技术也会稳定下来。这种情况发生的速度在很大程度上取决于SSD行业向关键数据恢复合作伙伴提供的合作水平。为了使这些合作关系取得成功，双方需要共同努力，以确保敏感的专有信息得到保护。目前的SSD恢复技术是被动的，主要是在设备故障发生并到达实验室时开发的。这种方法的数据恢复是有效的，但昂贵和耗时的执行。

通过固态硬盘和数据恢复行业之间的合作，可以预测和计划大多数SSD故障。这种积极主动的方法的好处是降低恢复成本、改善周转时间和提高总体成功率。与数据恢复专业人员密切合作还有一个额外的好处，即可以将故障分析反馈给设备制造商。可靠性和设计工程团队可以使用这些信息来提高器件的可靠性，防止未来的故障，并推动固态技术的发展。