低级格式化.

数据恢复技术计算机科学学院郭果数据恢复技术同学们！上午好！数据恢复技术一、硬盘数据结构初步硬盘在存储数据之前，一般需经过低级格式化、分区、高级格式化这三个步骤之后才能使用。其作用是在物理硬盘上建立一定的数据逻辑结构。对于FAT文件系统格式的分区，一般将硬盘分为5个区域，分别为：主引导记录区（MBR）、OS引导记录区（OBR或DBR）、文件分配表区（FAT）、文件目录表区（FDT或DIR）和数据区（DATA）。利用操作系统和这五个区域共同实现了数据的存储与管理。该图只有一个FAT文件系统格式的硬盘分区的数据结构示意图。其中，MBR由分区工具创建；DBR、FAT、DIR和DATA区域由高级格式化工具创建，这些区域就是一个完整的文件系统（FAT）。操作系统在文件系统上写入文件数据时，只是改写了相应的FAT、DIR和DATA区。数据恢复技术下图只是了解！对于NTFS文件系统格式的分区来讲，要比FAT复杂得多。该图只有一个NTFS文件系统格式的硬盘分区的数据结构示意图。其中，NTLDR一般存放于C盘根目录下，是一个具有隐藏和只读属性的系统文件。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化一个新的硬盘在接入计算机后并不能直接使用，因为硬盘上还没有建立初始的硬盘存储结构，这些结构包括有硬盘的柱面数、磁头数和扇区数等信息。要建立这些基本的物理存储结构，就需要对硬盘在使用之前进行所谓的低级格式化（lowlevelformat）。一般地，操作系统并没有提供类似的工具，要对硬盘进行低级格式化，必须使用第三方的工具软件，如DOS版本的“DM”、“LFORMAT”等，或WINDOWS版本的“HardDiskLowLevelFormatTool”等。不过，目前大多数硬盘厂商已经将硬盘在出厂前就做好了低级格式化，所以一般用户拿到的硬盘可以不用再低级格式化了。只是在一些特殊的情况下，是需要对硬盘进行低级格式化的。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化1、低级格式化的主要功能硬盘低级格式化（lowlevelformat）简称低格，也称硬盘物理格式化（physicalformat）。它的作用是检测硬盘磁介质，划分磁道，为每个磁道划分扇区，并根据用户选定的交叉因子（Interleave）安排扇区在磁道中的排列顺序等。概括地说，硬盘低级格式化主要完成以下几项功能：①测试硬盘介质；②为硬盘划分磁道；③为硬盘的每个磁道按指定的交叉因子间隔安排扇区；④将扇区ID放置到每个磁道上，完成对扇区的设置；⑤对磁盘表面进行测试，对已损坏的磁道和扇区做“坏”标记；⑥给硬盘中的每个扇区写入某一ASCII码字符。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化注意：因为扇区的安排顺序决定了硬盘的交叉存取系数，所以，硬盘的“交叉因子”在低级格式化这一环节确定。当低级格式化完成后，硬盘被设置成初始的规范化格式。如果硬盘在做低级格式化之前曾经使用过，并存有数据文件，初始化将清除硬盘中原有的全部数据。另外，硬盘在低级格式化时，划分扇区的过程与划分磁道的过程是统一的，即安排扇区的同时就决定了磁道的位置，两者只是一个物理过程，并不是先划分磁道，然后再安排扇区。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化低级格式化就如在一片空地上盖房子（一个个的扇区），为了管理这些房子，还要给它们编上号，记录它们的地址（C/H/S)，盖好房子、编好号以后就能够对这些房子进行户口管理了。经过低级格式化之后，一块硬盘的“房子”或“城市”就建造好了，就可以住“人”（数据）了。有的读者会问，不是只有高级格式化以后才能使用吗？没错，不过那是对操作系统而言，属于应用层次的使用。操作系统管理和使用数据文件，需要另外写入一些引导数据和管理、分配数据。但对于低层的硬盘管理，在完成低级格式化后确确实实就可以往里写数据了，高级格式化本身就是往硬盘上写入系统数据。硬盘大多以扇区为单位进行操作，而操作系统以“簇”为单位进行管理。在进行文件调用的时候操作系统必须通过某种机制来决定文件记录在哪些扇区，如何将这些扇区组织起来，这也是高级格式化往往比低级格式化要快得多的原因。这是两个层次的问题，注意它们的区别和联系。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化不同的工具所做的低格对硬盘的作用各不一样。有些人觉得低格可以修复一部分硬盘，有些人则觉得低格十分危险，会严重损害硬盘。“低格过程到底对硬盘进行了什么操作？”实践表明低格过程有可能进行下列几项工作，不同的硬盘的低格过程相差很大，不同的软件的低格过程也相差很大。1.对扇区清零和重写校验值。2.对扇区的标识信息重写。3.对扇区进行读写检查，并尝试替换缺陷扇区。4.对所有物理扇区进行重新编号。5.写磁道伺服信息，对所有磁道进行重新编号。6.写状态参数，并修改特定参数。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化下面举例来说明一些低格工具做了些以上的什么操作：“DM”软件中的Lowlevelformat：进行了（1）和（2）操作。速度较快，极少损坏硬盘，但修复效果不明显。“Lformat”软件：进行了（1）、（2）、（3）操作。由于同时进行了读写检查，操作速度较慢，可以替换部分缺陷扇区。但其使用的是逻辑参数，所以不可能进行（4）、（5）和（6）的操作。遇到IDNF错误或伺服错误时很难通过，半途会中断。服务器中的SCSI硬盘低格工具：由于大部SCSI硬盘指令集通用，该工具可以对部分SCSI硬盘进行（1）、（2）、（3）、（5）、（6）操作，对一部分SCSI硬盘（如希捷）修复作用明显。对有些硬盘，当遇到缺陷磁道时无法通过。同时也由于自动替换功能，检查到的缺陷数量超过G-list限度时将半途结束，硬盘进入拒绝读写状态，等问题。专业的低格工具：一般进行（1）、（2）、（4）、（5）、（6）操作。通常配合伺服测试功能（找出缺陷磁道记入TS），介质测试功能（找出缺陷扇区记入P-list），使用的是厂家设定的低格程序（通常存放在BIOS或某一个特定参数模块中），自动调用相关参数进行低格。一般不对缺陷扇区进行替换操作。低格完成后会将许多性能参数设定为刚出厂的状态。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化2、什么时候需要对硬盘进行低级格式化？硬盘是计算机系统的重要存储资源，使用时要重点保护，不到万不得已的时候，不要轻易对硬盘做低级格式化。因为对于使用中的硬盘，低级格式化前需要备份重要数据，即使不需要备份数据，在完成低级格式化后，还要进行分区、高级格式化、安装系统和应用软件，这也需要耗费大量的时间。另外，如果要对硬盘上的信息进行销毁，也需要进行低级格式化工作。还有就是，低级格式化对硬盘有较大的损害，会影响其使用寿命。一般说来，对于以下几种情况，可以考虑低级格式化。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化2、什么时候需要对硬盘进行低级格式化？让硬盘与主板能更好地匹配：有三种情况：一、老硬盘用在新主板上；二、老主板使用新硬盘；三、新主板用新硬盘（就是指同期产品）。硬盘重新进行低级格式化，可使硬盘和主板相互良好匹配，使得数据传输提高。其实质就是让交叉因子更合理！数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化2、什么时候需要对硬盘进行低级格式化？因长期使用出现坏扇区：在操作时常常出现“扇区未找到”错误或者“diskerror”信息。这是由于扇区ID（或者说扇区的三维物理地址）丢失而引起的。扇区ID用于区分扇区，它们作为磁化的映像标记到磁盘上，但它们也会因为长时间的存放或使用而逐渐消失。低级格式化是计算机用户刷新磁盘扇区ID的惟一办法，硬盘的这一工作无法通过操作系统的高级格式化命令Format来完成。数据恢复技术二、对硬盘进行低级格式化2、什么时候需要对硬盘进行低级格式化？在硬盘经常出现各种各样莫名其妙的问题时，可以考虑做低级格式化。要对硬盘上的所有信息进行销毁。不过，要请注意，低级格式化是对物理磁盘的格式化，它将造成原硬盘数据信息的永久性丢失，这也是利用低级格式化来销毁硬盘上所有信息的一种方法，而且也极其容易对物理盘片上的磁介质造成损害。所以，在对硬盘进行低级格式化之前，一定要谨慎！数据恢复技术三、对硬盘进行分区一般地，任何操作系统不会提供硬盘的低级格式化工具，所以要对硬盘进行低级格式化，就只能利用第三方工具软件。但是，任何操作系统都提供有硬盘分区的工具（如在DOS下的FDISK；WINDOWS下的磁盘管理窗口等），也可以使用第三方提供的工具软件，如DISKGEN、PartitionMagic等等，他们往往比操作系统提供的分区工具在功能上还要强大。通常硬盘的容量都比较大，目前计算机配置的硬盘都在几百GB以上，对于大容量硬盘的管理具有相当的技术性，硬盘的分区就是其中一项重要的技术要求。为什么要对硬盘进行分区呢？因为一块大容量硬盘正如一个大柜子，要在这个柜子里存放各种文件，有很多种方法，但为了便于管理和使用，一般都会把大柜子分成一个一个的相对独立的“隔间”或“抽屉”，绝不会就把大柜子当做一个大抽屉来使用。硬盘的分区，正如大柜子的使用，把它们分成一个一个的逻辑分区（表现为一个个的逻辑盘符）。数据恢复技术三、对硬盘进行分区分区的作用：分区，就是将硬盘划分为一个个的逻辑区域。每一个分区都有一个确定的起、止位置，在起止位置之间的那些连续的扇区都归该分区所有，不同分区的起止位置互不交错。计算机系统为管理好硬盘，需要知道有关各分区的足够多的信息，建立在0柱面、0磁头、1扇区上的硬盘分区表用来保存这些信息。这些信息就是分区命令（如Fdisk）完成时写到硬盘的0柱面、0磁头、1扇区上的。该扇区是系统中一个特殊的扇区，是完成系统主板BIOS向操作系统交接的重要入口，称为硬盘主引导记录（MasterBootRecorder,MBR）或主引导扇区。主引导记录不属于任何操作系统，它先于所有的操作系统调入内存并发挥作用，根据主分区表信息来管理硬盘，然后才将控制权交与活动分区内的操作系统。数据恢复技术三、对硬盘进行分区一般情况下，一个操作系统对硬盘所进行的一切操作，都在属于本操作系统的分区内进行，其他的分区对该操作系统而言就好像不存在一样。这里的分区是针对类型而言的，例如，所有的FAT分区，Windows/UNIX/Linux都能正确识别和使用，但UNIX/Linux使用的EXT1/2/3和SWAP分区，对Windows来说就是不可见的。一块硬盘，就是所有容量都划分给一个分区，也要显式地进行这个操作来指定。所以，对硬盘做完低级格式化后，必须进行分区操作，通过分区来完成主引导记录的写入。也正是这个原因，很多独立发行的低级格式化软件，也同时是一个分区软件，可以完成硬盘分区功能，如DM软件等。数据恢复技术三、对硬盘进行分区硬盘分区：针对微软的操作系统（主要是DOS/WINDOWS）在进行硬盘分区时，首要考虑的问题是分几个区，各分区的容量及扩展分区中的逻辑盘的大小如何确定，以及各分区或逻辑盘采用什么格式等问题。1）分区格式的选择针对微软的操作系统（DOS或WINDOWS），常见的分区格式主要包括：FAT16、FAT32、NTFS以及exFAT（ExtendedFileAllocationTable,扩展的FAT，又被称为FAT64）等等。FAT16采用16位的空间分配表，最大可以支持2GB的磁盘分区，而且此时簇大小为32KB。该分区格式主要用于DOS操作系统，绝大多数的操作系统能使用（兼容）这种分区。目前，容量小于2GB的Flash盘（包括SD卡等）都在使用，但是，对于大容量的硬盘基本不再使用了。数据恢复技术三、对硬盘进行分区FAT32采用32位的空间分配表，在分区容量小于8GB时每个簇的大小为4KB，大大地减小了硬盘空间的浪费，而且解决了分区的容量问题（最高分区容量理论上可以达到2TB。不过，在实际应用中，其最高分区容量要小于等于32GB！否则有兼容问题！）。NTFS是微软32位操作系统独有的磁盘分区格式，他在安全性、稳定性和可管理性上表现出色，加上具有其他分区格式所不具备的一些功能（如不易产生文件碎片、数据可恢复性好等），所以目前大多情况下都可以使用。exFAT是微软在WindowsEmbeded5.0以上（包括