¿Qué son los sectores defectuosos y cómo puede solucionarlos? [Parte 1]

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Imagina esto: sufriste un pérdida de potencia Los efectos que los cortes de energía pueden tener en su computadora¿Desenchufa tu computadora durante tormentas severas? Si no, puede comenzar. Lee mas en su área mientras su computadora estaba encendida. Después de que se restablece la energía, inicia su computadora solo para descubrir que Windows ejecutó automáticamente autochk en su disco duro y dice que tiene sectores defectuosos en el disco.

¿Cuáles son estos sectores defectuosos? ¿Es esta una señal tu la unidad va a morder el polvo 5 señales de que su disco duro está fallando (y qué hacer)Dado que la mayoría de las personas hoy en día posee computadoras portátiles y discos duros externos, que se arrastran bastante, una vida útil realista del disco duro es probablemente de 3 a 5 años. Este es un extremadamente ... Lee mas ? ¿Se pueden reparar estos sectores? Tenemos las respuestas a estas preguntas y más en este artículo de dos partes.

Esta primera parte tratará los aspectos de hardware del problema, mientras que la segunda cubrirá el software, incluido el sistema operativo, las herramientas del fabricante y las utilidades de terceros.

¿Qué son los sectores?

La terminología de los discos duros se originó con unidades mecánicas y nuestra discusión se beneficia de un poco de antecedentes históricos.

Disposición física

Un disco duro mecánico consta de uno o más de aluminio o vidrio y cerámica. platos recubierto con un material magnético que contiene cobalto, a veces con platino y níquel. Cada lado tiene anillos concéntricos donde se almacenarán los datos llamados pistas. Una pila de pistas en todos los platos se llama cilindro. Finalmente, cada pista se divide en arcos llamados sectores.

Cada plato tiene dos lados con una cabeza de lectura / escritura asociada unida a un conjunto de pila de cabezales (HSA) que se mueve a través del disco a través de un mecanismo actuador. Cuando los platos giran, crea un "colchón" de aire que hace que las cabezas floten a una distancia de 5 a 10 nanómetros el plato idealmente no hay contacto entre la superficie magnética de los platos y la lectura / escritura cabezas Las unidades más antiguas pueden tener una altura de flotación de hasta 100 nanómetros. Para imaginar la escala, una hoja de papel tiene aproximadamente 75,000 nanómetros de grosor.

Cada unidad tiene pistas de área de sistema restringidas que no son accesibles para el usuario. El controlador de la unidad almacena información sobre la unidad en esta área, incluidas las listas de sectores defectuosos y los sectores de repuesto que se utilizan durante la reasignación. Algunas unidades también pueden tener sectores de reserva ubicados al final de cada pista.

Direccionamiento

Cada sector en una unidad es direccionable individualmente, lo que se hizo originalmente haciendo referencia al cilindro, la cabeza y el sector (CHS) donde se almacenan los datos requeridos. Cuando se instaló un disco duro en la computadora, tenía que cambiar Configuración del BIOS Descubra su BIOS y aprenda a aprovecharlo al máximo¿Qué diablos es el BIOS, de todos modos? ¿Es realmente tan importante saberlo? Creemos que sí y, afortunadamente, es bastante fácil. Permítanos presentarle. Lee mas para hacerle saber la cantidad de cilindros, culatas y sectores por pista en la unidad. Estas configuraciones se conocen colectivamente como la geometría de la unidad.

Más tarde, el controlador se movió de una tarjeta complementaria unida a la placa base a la unidad misma. Una de las cosas que esto permitió fue la traducción de una geometría lógica del variador a una geometría física diferente. Dos razones por las que esto se hizo importante es que proporcionaba una forma de sortear las limitaciones de direccionamiento de CHS y permitía la grabación de bits por zonas (ZBR).

Al mirar el diagrama de diseño de la unidad, los sectores en el borde exterior de la unidad son más largos que los más cercanos al eje. Con una densidad de grabación constante, significa que hay espacio desperdiciado a lo largo del borde exterior de la unidad que no se usó para almacenar ningún dato. Con ZBR, los grupos de pistas tendrían el mismo diseño con las zonas más cercanas al borde exterior con más sectores por pista, por lo que hay menos espacio desperdiciado y más datos almacenados por plato mientras se mantiene la misma densidad de grabación.

Para que funcione con el diseño actual del BIOS, el controlador de disco necesitaría traducir la geometría lógica de la unidad tal como se ingresó en el BIOS a la geometría física, la unidad era realmente utilizando.

En las unidades modernas de hoy, el direccionamiento se realiza utilizando el direccionamiento de bloque lógico (LBA), que es solo un índice entero basado en cero en el primer cilindro, primera cabeza, primer sector y avanzando sector por sector, cabeza por cabeza, cilindro por cilindro hasta el final del conducir.

Aunque hoy Discos de estado sólido ¿Cómo funcionan las unidades de estado sólido?En este artículo, aprenderá exactamente qué son los SSD, cómo funcionan y funcionan realmente los SSD, por qué los SSD son tan útiles y la principal desventaja de los SSD. Lee mas (SSD) no tienen un diseño físico que se parezca remotamente a esto, todavía usan las mismas interfaces y el esquema de direccionamiento LBA.

Diseño del sector

Cada sector tiene un diseño específico también. Contiene un preámbulo, datos y un código de corrección de errores (ECC).

El preámbulo contiene información utilizada por el controlador de disco, que incluye un espacio entre sectores, bits de sincronización y alineación de temporización, y una marca de dirección (el número de sector, la ubicación y el estado).

Los datos son los datos del usuario que se almacenan en el sector. Hasta hace poco, la mayoría de las unidades almacenaban 512 bytes de datos por sector. Desde 2010, la mayoría de las unidades son Unidades 4K de formato avanzado (AF) que utilizan tamaños de sector de 4096 bytes. Algunos sistemas operativos como Windows Vista y 7 requieren controladores especiales y herramientas actualizadas aplicadas como revisión a través de Windows Update para poder manejar estas unidades como dispositivos de arranque. Esta revisión forma parte del Service Pack 1 para Windows 7 y muchas unidades AF incluyen controladores para permitir su uso en Windows XP.

El ECC es un código derivado matemáticamente basado en los datos almacenados en el sector que utiliza el disco. controlador para detectar si hay un problema con los datos y permite reconstruir los datos originales. La cantidad de bits que se pueden corregir está limitada según el algoritmo específico utilizado para generar el ECC, que varía según el fabricante e incluso puede diferir entre las unidades fabricadas por la misma compañía.

¿Qué son los malos sectores?

Un sector defectuoso es aquel que no se puede leer ni escribir de manera confiable. Hay dos razones por las que esto puede suceder. El primero es el daño físico al medio de grabación u otro tipo de problemas que resultan en errores de lectura no corregibles que pueden ser el resultado de la fabricación. defectos, desgaste magnético, la celda de memoria flash de un SSD puede haberse desgastado o los cabezales de lectura / escritura hicieron contacto con el plato dañando el magnético revestimiento.

Se garantiza que todas las unidades se enviarán con sectores defectuosos. Los veteranos pueden recordar los días de entrar en los sectores defectuosos que el fabricante había enumerado en el disco en el herramienta de formateo de bajo nivel antes de poder particionar y formatear la unidad con el sistema operativo nativo herramientas.

El formateo de bajo nivel y el consiguiente marcado de sectores defectuosos o marginales ahora se realiza en la fábrica al final del proceso de producción, por lo que el usuario ya no necesita preocuparse por ello. Las ubicaciones de estos sectores se mantienen en la primera de dos listas de sectores defectuosos en la unidad: la LISTA P o la lista de defectos primarios. La electrónica del disco duro ignora automáticamente los sectores de esta lista y no ralentiza el acceso al disco.

Con el tiempo, otros sectores pueden comenzar a mostrar problemas. Esto puede deberse a un choque en la cabeza, desgaste magnético y otros problemas. Este segundo tipo de error se denomina comúnmente error suave ya que, al menos en sus etapas iniciales, los errores pueden corregirse con mecanismos CRC y ECC.

Una vez que los errores en estos sectores se vuelven incorregibles o demasiado inestables, se agregan a la G-LIST o a la lista de defectos. Estos se reasignarán automáticamente a sectores de repuesto en la unidad. Si la unidad tiene sectores libres en la misma pista, se usarán primero antes de reasignar a un sector en una pista diferente. El acceso a sectores reasignados reduce la velocidad de la unidad y la velocidad continúa disminuyendo a medida que crece la G-LIST.

¿Cómo se marcan los sectores como "malos"?

Para ayudar a prevenir la pérdida de datos, el controlador del disco duro busca problemas durante su funcionamiento normal. De hecho, el controlador de disco hará gran parte del trabajo detrás de escena y nunca permitirá que su sistema operativo sepa que algo malo ha sucedido.

¿Recuerdas el código de corrección de errores ubicado en cada sector? Cuando la unidad lee los datos del sector, vuelve a calcular el ECC y lo compara con el ECC almacenado en el sector. Si no coinciden, intentará usar el ECC para reconstruir el datos corrompidos ¿Qué es la corrupción de datos? Cómo arreglar un disco duro dañadoLa corrupción de datos puede destruir los datos en su HDD, por lo que es aconsejable mantener copias de seguridad. ¿Demasiado tarde? Descubra cómo reparar su disco duro. Lee mas . Si la cantidad de error es pequeña y puede corregirse, simplemente entrega los datos corregidos y incrementa el contador 195 de Tecnología de autocontrol, análisis e informes (SMART) (ECC de hardware Corrección). Si no puede corregir el error, incrementará el contador SMART 198 (recuento de sector no corregible sin conexión) y el contador 197 (recuento de sector pendiente actual) hasta que se intente escribir en ese sector.

Los sectores defectuosos no se reasignan hasta que se intente escribir en el sector para preservar la posibilidad de recuperación de datos ¿Qué es la recuperación de datos y cómo funciona?Si alguna vez experimentó una pérdida importante de datos, probablemente se haya preguntado acerca de la recuperación de datos: ¿cómo funciona? Lee mas a través de otros métodos. Una vez que se intenta una operación de escritura en un sector defectuoso, el controlador asignará una nueva vacío sector del grupo de repuesto para reemplazar el sector defectuoso, el indicador de defecto se actualiza para indicar que el sector se ha reasignado y la LISTA G se actualiza. Cualquier dato en el sector original puede perderse si falla un intento final de leer los datos. Es por eso que cualquier intento de recuperación avanzada debe se debe realizar antes de escribir a un sector sospechoso en mal estado.

Avanzando

Ahora que hemos echado un vistazo dentro de la unidad para ver qué sucede detrás de la cortina, tienes antecedentes suficientes para comprender mejor cómo funcionará el sistema operativo y otro software eso.

En la segunda parte, analizaremos las herramientas proporcionadas por el sistema operativo, los fabricantes de discos duros y terceros que puede utilizar para ayudar a diagnosticar y tratar sectores defectuosos. También veremos las herramientas utilizadas para controlar el estado general de la unidad. Con el uso juicioso de estas herramientas, verá fácilmente si los sectores defectuosos están presagiando una falla inminente de la unidad o si es más probable que le queden muchos años con sus queridos datos.

Credito de imagen: Diagrama de AF (CC por 3.0) por Dougolsen, Disco duro (CC por 2.0) por William Warby