简述硬盘保护技术

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无论硬盘朝着哪一个方向发展，数据保护技术和抗震技术只会变得越来越重要，各个厂商将在此投入更多的精力。

在计算机系统中，硬盘无疑是最脆弱的部件，在所有的故障中，来自硬盘故障的比例最高，这在很大程度上与硬盘的先天脆弱性有关。加之硬盘存储着的数据往往十分关键，因此不管对何种类型的硬盘产品，可靠性高于一切，而性能、容量等人们最为重视的指标也只能靠边站。在进入2000年之后，各个硬盘厂商充分意识到可靠性的重要性，遂不断发展出针对桌面硬盘的数据保护技术和防震技术，以此来提高数据的安全性和硬盘可靠性，同时也提升了自身产品的竞争力。在这场技术竞赛中，迈拓、IBM、希捷、西部数据都先后加盟，衍生出诸如Maxsafe/ShockBlock（迈拓）、3D Defense System（希捷）、Data Lifeguard（西部数据）在内的大批优秀技术，这些技术的引入让硬盘的可靠性获得根本改观，同时也为后来的发展打下良好的基础。大约在2003年，2.5英寸笔记本硬盘成为新的热点，除了日立（当时已经购并IBM存储部门）、东芝、富士通等该领域的传统厂商外，希捷、西部数据、三星先后杀入。由于2.5英寸硬盘在应用中更容易遭受震动，对数据威胁极大，各大硬盘厂商纷纷在以往技术成果的基础上，针对性开发出新的抗震技术，其中典型的代表者包括日立的“Femto Slider”飞米滑橇磁头和ESP（Extra Sensory Protection）下落感应技术、西部数据“Shock Guard”和“DuraStep Ramp”技术等等，这些技术在实用中同样起到十分明显的效果。

    在本文中，我们将向大家介绍各类硬盘抗震技术及其后来的发展，尽管其中的部分技术历时多年不再新颖，但它们仍然在今天的硬盘产品中发挥出重大的作用—倘若你适当注意各硬盘厂商对新一代产品的介绍，很容易就能发现这一点。

迈拓数据保护和抗震技术

近两年来，迈拓在硬盘领域声势大不如前，除了来自渠道方面的影响外，与技术发展相对迟缓、产品卖点缺乏有很大的关系，加之迈拓没有进入2.5英寸硬盘市场，让外界感觉迈拓正在走下坡路。其实在2003年以前，迈拓一直保持快速发展态势，尤其是在2000年成功收购昆腾公司的硬盘业务之后，迈拓的市场影响力与日俱增，无论产品还是技术上都一度领先对手。而在硬盘保护领域，迈拓在当时拿出的就是名为MaxSafe和ShockBlock两项技术—前者专门针对硬盘的数据保护，确保数据在硬盘中的完整性；后者则致力于提升硬盘的抗震性能，提高硬盘的硬件可靠性。这两项技术引入后便成为迈拓硬盘的看家法宝，直到现在，迈拓硬盘的宣传中还有它们的身影。

MaxSafe数据保护技术

在正常的读写操作中，我们很少遇到磁盘数据出错的例子，但如果磁盘的健康状况不佳，就很有可能产生大量的数据错误。迈拓提出的MaxSafe数据保护技术就是致力于解决这个问题，它采用一套完善的检测和恢复机制来确保数据的完整性，只要数据开始写入硬盘，MaxSafe技术便开始生效，对其提供保护。只要数据还存储在硬盘中，MaxSafe技术的检测与恢复动作就会一直持续。实际上，MaxSafe技术由三项子技术联合构成，它们分别是背景磁区扫描、高级ECC校验和飞高写入侦测。

背景磁区扫描 如果用户在启动电脑后没有进行数据的读写操作，MaxSafe就会利用这段闲暇的时间，自己从硬盘中读取数据并用机载的ECC纠错码进行测试。如果找到不符合标准的数据信息，MaxSafe就会利用纠错码工具对错误的数据进行修补，同时将修正后的数据重写到磁盘中问题区域以外的地方，避免数据再度遭到意外的损坏—这就是MaxSafe系统中的“背景磁区扫描”技术。背景磁区扫描程序独立于主机系统，用户无需干预该功能便会自动激活，同时不会对正常工作产生任何影响。

有必要提到的是，背景磁区扫描使用的ECC纠错功能一般只在数据读写或传输过程中才发挥作用，而MaxSafe可以在硬盘未处于工作状态时也使用ECC功能来扫描存储的数据，以确保数据完整无忧。高级ECC校验 背景磁区扫描依赖于ECC校验，而校验采用的算法和纠错码就关系到实际扫描的效果。我们知道，ECC（Error Correction Code，纠错码）校验技术被广泛用于数据存储和传输场合，可起到检查数据正确与否的作用。在数据串传输过程中，计算机会根据一套特定的算法生成相应的字符，并将它附加在原始的数据上，起到纠错码的作用。这些纠错码在传输过程中会得到解码和检验，以核实数据是否在传输过程中发生改变。如果检测结果与初始数据相同，就说明正操作的数据是正确，否则就说明数据在操作过程中出错，系统会使用这些纠错代码对出错的数据位进行修补。

而在MaxSafe系统中，迈拓提供了比普通ECC更为强大的错误检测和纠正能力，它在每512字节数据中添加了430位纠错码，数量比常规做法整整多了一倍—纠错码数量越多，其检测和纠正数据错误的能力也就越强，能够更好地保证数据的完整性。根据统计，MaxSafe技术在每读写单位字节的数据时，出现误纠正的字节数是1/1020个—这相当于你每秒从硬盘里随机连续读取250KB的数据，每天读取24小时，MaxSafe技术出现纠错失误的概率是平均每150万年发生一次。

飞高写入侦测 我们知道，硬盘在工作状态下磁头会自动浮起，升高到一定的高度，这个高度一般是百万分之一英寸。在数据操作时磁头必须维持这个飞行高度，如果磁头瞬时飞行高度太高，数据就可能无法正确写入磁盘，如果高度太低，硬盘受震动时磁头极易与盘片接触，导致出现灾难性的后果。而要做到始终都精确地保持在百万分之一英寸的高度显然不易，但是MaxSafe系统的飞高写入侦测技术就可以最大限度做到这一点：它在每次数据写入时都自动监测磁头的飞行高度，如果高度超出理想范围则被记录下来，MaxSafe技术会主动采取补救行为以确保数据能够被安全写入。

图1 MaxSafe技术可以在数据写入时侦测到磁头的飞行高度，并采取主动措施以确保数据安全。

ShockBlock抗震技术

为了保证数据的安全性，硬盘在关闭电源后磁头必须停止在一个特定的区域，该区域也被称为硬盘的“着陆区”。由于着陆区没有存储数据，磁头与之接触当然也就不会对数据造成损坏。磁头的磁臂为一个弹性的钢质固件，一旦磁头受震动偏离该位置，磁臂的弹力也会把磁头自动弹回。但即便如此，可能造成损害的超常规震动冲击随时都会发生，比如说工人在安装过程中动作粗鲁、运输过程中受到颠簸，甚至用螺丝刀敲击硬盘时略微用力带来的瞬间冲击都可能把磁头震离“着陆区”，造成磁盘介质上的碎屑脱落。即便损害位置是在无关紧要的位置，但产生的碎屑无疑会成为可怕的安全隐患。

针对这一问题，迈拓拿出了ShockBlock防震技术，该技术从两个角度来降低震动造成的伤害：第一，通过增强磁头磁盘组件的紧密度来减弱磁头受到的震动载入。迈拓对硬盘的结构进行重新设计，使得磁头磁盘组件（HDA）比先前方案在紧密度上提高25%，简单点说就是硬盘的内部结构变得更紧凑。这种设计可有效减轻硬盘受震动的形变程度，避免磁头撞击盘片事件的发生。而如果盘体结构比较松散，当外界震动传导到硬盘时，震动能量很容易被传导给磁头组件，从而造成灾难性的后果。迈拓提出的ShockBlock技术对硬盘的抗震性进行全面的优化设计，最大限度降低了外部震动的传导性，从而明显提升了产品的可靠性。第二，ShockBlock技术将磁头重量适当减轻，使其受震移位的可能性降至最低。据悉，迈拓新设计的磁头比以前的磁头在重量上减轻了40%。此举的效果非常明显，因为要让磁头从“着陆区”移开，就需要有足够大的力量同磁臂的弹力相抵抗，由于磁头重量减轻了40％，受到同等震动时磁头对磁臂支架产生的推力就只有以前的60%，由于力量减小，磁头位置偏移的可能性就被大大降低，硬盘的抗震性能获得显著提高。

MaxSafe技术与ShockBlock技术引入之后，起到良好的效果，在相当长一段时间内迈拓都将这两项技术作为主要的宣传卖点，也正是在那个时期，迈拓硬盘赢得极好的口碑。乃至到今天，MaxSafe与ShockBlock技术还被迈拓广泛采用。另一方面，迈拓收购昆腾硬盘业务后也获得了昆腾的DPS（Data Protection System）和SPS（Shock Protection System）硬盘保护技术，这两者也被迈拓继续发扬光大。

图2 足够强烈的外部冲击会使硬盘的磁头发生振动，并与盘片发生拍击，产生致命的微小碎屑。

图3 ShockBlock技术让磁头重量减轻了40%——磁头重量较轻，受震时对磁臂的推力就小，磁头移位的可能性降低。