Электрические и тепловые повреждения
Нестабильное электропитание, а также разряды статики – частая причина неисправности флеш-дисков. Многие нынешние модели имеют слабую защиту от перепадов напряжения, и случайные скачки выводят их из строя. Вероятно, сказывается политика удешевления продукции, когда из схемотехники выводились «лишние» элементы защиты. Свою долю вины несут и некачественные «китайские» блоки питания с их пульсациями в линиях 5В. Нередко к поломке флеш-дисков приводит устаревшая электропроводка: многие компьютеры до сих пор не заземлены. На их корпусе может накапливаться потенциал в десятки вольт, а статический заряд стекает куда придется. Все это, при совпадении неблагоприятных условий, приводит к выгоранию контроллера и элементов обвязки. С учётом заряда на теле человека, наиболее опасен бывает момент подключения.
Еще одна причина неисправностей – "человеческий фактор" при сборке системных блоков. Небрежные, или просто неопытные работники умудряются неправильно подключить к материнской плате шлейф порта USB на передней панели. Это приводит к переполюсовке линий питания, и флеш-диск сгорает при первом же подключении. Шлейф чаще всего не экранирован, и даже правильная сборка не избавляет от наводок внутри корпуса, вносящих искажения в работу порта. Подключенный к нему накопитель может работать медленно, сбоить или вообще не определяться в системе, что служит предпосылкой для ложных выводов о неисправности.
Проблема нагрева, для флеш-дисков, не так актуальна, как для жестких дисков с их механикой. Но и здесь кроется причина поломок. Многие пластиковые корпуса не обеспечивают хорошего теплоотвода, и при активной работе нагруженные детали могут перегреться, выйти из строя и даже проплавить корпус. Чаще всего страдает стабилизатор питания. Справедливости ради, скажем, что в новых моделях улучшена элементная база, уделено внимание теплоотводу и проблема встречается реже.
Повышенная температура эксплуатации вредна и для чипов флеш-памяти. Хотя по спецификациям они выдерживают до 125º, на практике, уже начиная с 70º, их ресурс резко падает, а вероятность сбоев растёт. Достичь такого нагрева проще, чем кажется из-за соседства с силовыми деталями в тесном корпусе. Что касается карт памяти, то реальна опасность их повреждения статическим разрядом в процессе вставки или извлечения из слота. Особенно уязвимы карты с открытыми контактами, наподобие MMC; «пробить» статикой CF или MS труднее по очевидным причинам.
Разрушение внутренней структуры
При разрушении внутренней структуры накопитель определяется с неправильной емкостью или вообще не определяется системой. Как уже говорилось, в большинстве случаев Flash накопители работают под управлением собственного контроллера-процессора, который работает по определенному алгоритму. Стоимость патентов на использование уже известных алгоритмов чрезвычайно высока, поэтому каждая фирма-производитель таких носителей старается создать свой алгоритм внутренней работы и получить на него патент. Таким образом, к настоящему времени сложилось огромное многообразие алгоритмов внутренней работы накопителей и даже у одной фирмы-производителя может быть несколько таких алгоритмов (например, свой алгоритм для каждой модельной линии). Это усложняет восстановление флеш-карт. Физические особенности Flash памяти отрицательно сказываются на надежности носителя. Излишняя интенсивность использования носителей на Flash памяти приводит к появлению сбоев в их работе. К сожалению, неисправности внутренней структуры, из-за обилия алгоритмов работы, в большинстве случаев требуют индивидуального подхода и являются наиболее трудоемкими. При таких нарушениях приходится снимать микросхемы памяти, считывать их и анализировать внутренний алгоритм работы, после выявления этого алгоритма требуется настройка специализированного программного обеспечения, а в некоторых случаях и написание дополнительных модулей для восстановления информации на флеш-диске. Только после этого возможно создание корректного файла-образа, из которого уже можно восстановление данных с флеш-диска.
Логические повреждения
Во-первых, это повреждения в результате программного сбоя или аппаратных особенностей служебной области данных, используемой контроллером в работе механизма трансляции. Виной этому, прежде всего, износ, приводящий к появлению избыточного числа битовых ошибок, которые невозможно скорректировать реализованным алгоритмом ECC. Не менее вероятны и сбои внутреннего программного обеспечения.
Во-вторых, ухудшение теплопроводности корпуса флеш-накопителя приводит к повышению температуры внутренних компонентов, что повышает вероятность сбоев и возникновения ошибок. Сообщения операционной системы о необходимости отформатировать накопитель или предложение «Вставить диск» — это как раз последствия и признаки подобных ошибок. При этом зачастую накопитель как физическое устройство в системе определяется идентификатором производителя (Vendor ID) и типом устройства (Device ID), соответствующим установленному в нем контроллеру. При обнаружении неустранимой ошибки служебной области, контроллер перестает обращаться к микросхемам памяти, возвращая в ответ на команду чтения заранее сформированный сектор (чаще всего, заполненный нулями). Еще он может «информировать» об отсутствии носителя. Подобная тактика объясняется, главным образом, необходимостью уменьшить влияние на микросхемы памяти и не допустить дальнейшего повреждения данных. При этом данные, в большинстве случаев, остаются полностью корректными и располагаются в микросхемах памяти, но доступ к ним посредством штатного интерфейса становится невозможным. Применение общедоступных специализированных утилит при повреждениях служебной информации иногда позволяет вернуть накопителю работоспособность, но при этом пользовательские данные почти наверняка будут уничтожены. Действия, выполняемые стандартными утилитами от производителя, состоят из стирания всех микросхем памяти и восстановления формата поврежденной служебной области. Идет переучет блоков с нестабильным чтением. Сохранение данных пользовательской зоны не является приоритетным при такой операции, подобное требование значительно усложнило бы утилиту. В подобных случаях наиболее надежным методом восстановления данных является применение специализированных комплексов, которые позволяют работать напрямую с микросхемами памяти, реализуя эмуляцию работы контроллера без применения штатного, аппаратного контроллера и интерфейса.
Средства восстановления данных
Программно-аппаратные средства восстановления данных
Программно-аппаратный комплексы предназначены для восстановления данных с физически неисправных флеш-накопителей, в ситуации, когда доступ к содержимому флеш-микросхем посредством штатного интерфейса, реализуемого контроллером, невозможен.
К данному типу относятся все типы флеш-накопителей (SD, SM, MMC, USBFlash, MemoryStick, CompactFlash и др.), контроллер которых поврежден, либо содержащие значительные механические или электрические повреждения платы, препятствующие нормальному функционированию устройства. Рассмотрим этот класс устройств на примере программно-аппаратного комплекса PC-3000 Flash. Контроллер, находящийся во флеш-накопителях, помимо реализации собственно интерфейса, выполняет специфичные алгоритмы распределения данных по объему микросхем флеш-памяти с целью контроля равномерности износа отдельных ячеек NAND памяти. Соответственно, неисправность контроллера приводит к невозможности получения доступа к данным флеш-накопителя в корректном виде. В подобных случаях необходимо выпаивать все микросхемы флеш-памяти из накопителя и считывать их содержимое. Для этих целей в PC-3000 Flash входит специализированное устройство считывания (PC Flash Reader).
Программная часть комплекса, взаимодействуя с аппаратной частью, реализует программный эмулятор контроллера, позволяя получить доступ к данным пользователя, посредством восстановления специфичного для конечного контроллера алгоритма трансляции при доступе к содержимому микросхем флеш-памяти. Результатом работы является восстановление корректного доступа к содержимому флеш-накопителя, к которому в случае наличия логических разрушений можно применить все инструменты логического восстановления комплекса Data Extractor UDMA. Комплекс, помимо значительного списка автоматических режимов восстановления и анализа, содержит широкие возможности для ручной работы с задачей, при помощи широкого набора специализированных утилит. Также, в состав комплекса входит база алгоритмов работы контроллеров, позволяющая ускорить процесс восстановления данных с флеш-диска посредством прямого указания типа контроллера. Среди автоматических режимов комплекса, можно выделить режимы "Восстановление по контроллеру", когда для полного восстановления данных флеш-диска достаточно указать тип примененного в накопителе контролера. В этом случае, все действия необходимые для восстановления корректного доступа к пользовательским данным будут выполнены автоматически, и результатом станет образ диска с пользовательскими данными. Для автоматизации процесса чтения, комплекс PC-3000 Flash включает большую базу информации о микросхемах флеш-памяти. В документации к комплексу раскрыты основные принципы функционирования накопителей на основе NAND флеш-памяти и даны непосредственные рекомендации по процессу восстановления данных с них.