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冬天硬盘更受伤：硬盘在低温下的故障机制 - 三、硬盘的缺陷表和缺陷调整

作者：香农青岛数据恢复中心 2010-01-04 15:40

硬盘磁碟的生产技术不能实现无缺陷的生产，由于磁盘表面的介质材料、抛光缺陷、磁层的杂质、磁头与磁盘的碰撞以及磁性的衰退等都会导致读/写数据时出错，(香农青岛数据恢复中心)这被称为“缺陷（Defects）”。“缺陷”按损伤范围分为：缺陷扇区、缺陷磁道、缺陷柱面和缺陷磁头。

1. 硬盘在使用过程中，磁盘表面的磁性会随着时间的流逝或者由于环境温度过高/过低而衰减，逐渐在某些扇区出现读/写错误的现象，成为“缺陷扇区”；
2. 硬盘在运转时，磁头和磁盘由于振动或不稳定的运行导致的碰撞，造成多个磁道的刮擦，产生“缺陷磁道”。
3. 有时磁头也会发生故障，磁头所在的整个盘面发生读/写错误，成为“缺陷磁头”。

另外，由于校准参数（Adaptive）丢失，磁头在定位时发生位置误差（PES），或者磁头在读/写时的信号电平是非线性的，也会表现为大面积的“缺陷”。

早期的硬盘会将缺陷磁道标识在盘体表面的标签上，并且每个硬盘都有一些保留空间（Reserved area），用于代替缺陷扇区。

缺陷表在工厂测试时由生产商填充。现代的硬盘采用的是“校准格式化”的方法，会自动的将发现的所有缺陷都添加到缺陷表。(香农青岛数据恢复中心)大部分型号的硬盘有两个缺陷表：P-表和G-表。

P-表在进行“校准格式化”时填充；G-表被设计用来填充用户使用过程中出现的缺陷。P-表使用的是“跳过（Slip）算法”，缺陷扇区被跳过，它的编号被分配给其后的第一个可用扇区，而最后一个扇区被顺序移位到保留区（见图六）：

图六：P-表的算法

G-表使用的是替代（Remap）算法，硬盘将保留区中的替代扇区的标记写入缺陷扇区的ID字段，并将保留扇区的编号写入缺陷扇区的数据字段。当使用逻辑地址对缺陷扇区进行读/写操作时，硬盘读出扇区标记和替代地址，然后重定向到保留扇区，因此，缺陷扇区就不再被使用了，不过在重定向到保留扇区之前仍然要先寻址到缺陷扇区（见图七）。

图七：G-表的算法

硬盘在使用过程中如果出现缺陷（通常是缺陷扇区），硬盘的微代码就会使用“Remap”指令将缺陷扇区填充到G-表——即用保留扇区替代缺陷扇区——但如果是由于刮擦造成的缺陷磁道，这一机制通常会失败，硬盘会被判定为“人为的损坏”而拒绝提供质保。在S.M.A.R.T.中也会记录缺陷调整的次数。