非专业人员使用软件进行数据恢复的普遍风险
全球大多数普通 IT 服务商都向客户提供数据恢复服务。在多数情况下，这些恢复尝试仅由未经正式数据恢复培训的个人使用软件工具进行。每年，这类不专业的操作导致了无数硬盘故障和数据永久丢失的案例。本文将阐述造成这些不良后果的一些主要原因。
不稳定硬盘：损坏的根源与演变
当对不稳定硬盘尝试进行软件恢复时，不可避免地会造成某种程度的不可逆损伤。此处的不稳定硬盘，是指任何因读写磁头性能下降、盘片损伤/脏污、电子元件不稳定、固件异常等原因，导致无法可靠处理读取指令的硬盘。此类不稳定性最初往往表现为少量断续的坏扇区。在最初症状出现后，硬盘使用越多，情况会逐渐恶化，直至最终崩溃。这种崩溃要么导致硬盘完全无法恢复，要么至少会极大地复杂化后续的恢复过程，使得客户最终恢复数据的难度和成本大大增加。专业的恢复流程核心在于最小化损伤，并在硬盘崩溃前获取数据副本。
软件工具的致命缺陷：被动读取与内部重试
问题的关键在于，所有软件工具能做的只是向硬盘发送标准的读取命令，并希望硬盘能及时响应。如果硬盘不响应，软件本身没有任何机制来应对这种情况。要理解这为何是个问题，我们首先需要了解硬盘如何处理标准读取命令。每当硬盘接收到读取命令时，会发生若干内部操作。首先，读写磁头从盘片上读取请求的扇区块并加载到硬盘缓存中。在缓存期间，硬盘处理器会计算每个物理扇区用户数据的校验和。然后，该校验和会与当初随扇区一同写入的错误校正码中的校验和进行比对。
如果校验和匹配，硬盘则认为从盘片读取的数据与最初写入的数据相同，并通过ATA通道发送出去。如果不匹配，硬盘会首先尝试使用问题扇区的错误校正码部分来修复损坏。如果修复失败，硬盘会自动反复尝试重新读取有问题的扇区，以获取一次良好的读取。坏扇区意味着硬盘无法获得完整的读取数据并放弃了尝试，通过ATA通道发送一个不带数据的错误。此时，硬盘还会使用其读写磁头向位于盘片上的"服务区"写入数据，以更新各类日志（例如SMART属性中的重映射扇区计数）的状态。对于数据恢复而言，这个过程既浪费时间，又会给读写磁头带来额外不必要的损耗。这也是可能导致服务区严重损坏的一个潜在点，因为性能下降的读写磁头不一定能按硬盘预期那样精确地调整日志。使用正确的硬件设备可以完全禁用此类记录过程，但软件工具则不具备这种能力。
需要理解的关键点是，硬盘不会轻易放弃扇区！即使在完全健康的设备中，偶尔在第一次或第二次读取尝试时出现内部读取失败也是相对正常的。硬盘固件设计时考虑到了这一点；自动的内部重试机制确保硬盘即使偶尔出现内部读取不稳定，也能继续按预期运行。首先，这些错误本身就很常见，这是硬盘制造商持续面临的巨大市场压力——要求提高存储容量——所导致的一种表现。数据密度越大，读写磁头可靠工作的难度就越高。如果一个扇区被报告为坏扇区，这意味着硬盘已经内部尝试读取了数百次（持续数秒）但均未成功。正是这些大量的失败尝试导致硬盘状况进一步恶化。
重要的是要注意，所有这些内部重试都发生在单次ATA读取命令之后。换句话说，无论是否使用任何"不重试"选项（该选项仅意味着软件不会为每个扇区块发送超过一次读取命令），这些内部重试都会发生。由于大多数坏扇区是由于读写磁头性能下降和/或盘片表面问题引起的，这些多次内部读取重试会进一步损坏硬盘，迅速加剧最初的问题。例如，盘片上的一个小污点，如果被访问足够多次，可能会发展成划痕，进而毁坏读写磁头。
最终决定何时放弃读取不可读扇区的是硬盘固件。在某些不稳定的情况下，硬盘固件可能无法正确执行此操作，导致硬盘永久性地卡在不断重读坏扇区以试图获取完整数据的状态。这在执行软件恢复时是最糟糕的状态，因为硬盘会以极快的速度自我损毁，而软件将无法纠正问题，甚至无法察觉到问题正在发生。
标准硬件的“弃保”行为与硬盘自损
软件工具必须通过硬件来工作，而这些硬件本身并非为处理硬盘不稳定性而设计。更糟糕的是，标准计算机硬件通常特意设计为不处理损坏的存储设备，因为其主要目标是确保整个系统持续运行。与不断抛出错误的不稳定存储设备打交道通常不是实现该目标的好方法，因此，一旦不稳定性超过某个临界点，系统固件/软件（BIOS/操作系统）就会断开该设备并拒绝与其协作。如果硬件已决定不与硬盘协作，那么软件具备什么能力都无关紧要了。
硬件断开不稳定硬盘的问题比最初看起来更严重，因为这不仅仅是恢复失败那么简单。软件并非总能意识到硬件已停止与硬盘协作这一事实，因此，以这种方式被断开的硬盘可能仍处于通电闲置状态，而软件仍在徒劳地尝试访问它。几乎所有现代硬盘都具备一个自动机制，每当硬盘处于闲置状态达到一定时间，该机制便会启动。此机制会让硬盘扫描自身盘面，以查找并重新分配坏扇区或弱扇区。本质上，它使读写磁头扫描每个可访问的扇区，发现的任何不健康扇区随后会被重新分配（即添加到增长缺陷列表中）。这是我们最不希望不稳定硬盘做的事情！硬盘会像被读取时一样快速损耗，但却没有任何数据产出。更糟糕的是，缺陷列表可能会被填满，从而在原有问题之上引发固件故障。为数据恢复目的而设计的硬件永远不会以这种方式停止与硬盘的协作，并且它能够在硬盘启动不必要的自扫描时感知并停止它。
操作系统的“暴力”挂载：以 Windows 为例
通常，IT公司的技术人员会将故障硬盘直接连接到运行 Windows 等操作系统的电脑上，以便在其上运行数据恢复软件。如果硬盘上的文件系统得到所连接操作系统的支持，操作系统会尝试立即将其挂载，以便用户访问文件。仅 Windows 的挂载过程，在不稳定硬盘上运行时，就可能极其繁重。挂载过程的具体细节因操作系统版本而异，但我们可以概述一下 Windows 在这方面的工作原理。
Windows 的挂载过程始于连续9次读取硬盘的主引导记录。如果成功，它将开始以128扇区块为单位读取文件系统的主文件表区域，同时偶尔发送写入命令以更新各种次要日志。如果硬盘无法读取MFT内的一个块，Windows 会自动尝试一次又一次地读取同一个块……最多连续9次。如果所有这些尝试都失败，Windows 会将有问题的128扇区块分解为更小的块，大小相当于文件系统使用的簇大小（通常是8个扇区或4KB）。然后，这个已经读取失败9次的128扇区块，将每次尝试读取8个扇区。如果这些较小的8扇区块中有任何一个读取失败，Windows 也会对它们各自尝试读取9次。如果所有这些尝试再次失败，Windows 将直接放弃，重置硬盘，并自动从头重启整个挂载过程。如果允许，Windows 将不断重启挂载过程，直到硬盘崩溃并完全停止响应。由于在这种情况下，损害是由于标准 ATA 读取命令的高重复失败造成的，使用写保护器无法以任何方式帮助防止它。
如果 Windows 成功挂载了硬盘，它将继续向硬盘写入更多数据以完成系统日志的更新。每次打开文件时，Windows 还会更新其属性以跟踪每个文件上次被访问的时间。自然地，所有这些写入命令都会覆盖旧数据，导致永久性数据丢失和额外的、不必要的硬盘损耗。
Windows 有一个鲜为人知的功能，它会自动"清理"挂载设备上它无法理解的任何文件系统条目。换句话说，所有 Windows 在挂载的故障硬盘上碰巧遇到的、部分损坏的 MFT 条目，将在没有任何用户提示或通知的情况下被删除，这再次导致永久性数据丢失和不必要的硬盘损耗。即使部分损坏的 MFT 条目，在使用为此任务设计的方法进行解析时，仍然可能非常有用。设计得当的硬件工具永远不会让 Windows 等操作系统直接访问故障硬盘，从而确保此类问题永远不会发生。
专业硬件的优势：主动控制与损害最小化
设计得当的数据恢复硬件，如 DeepSpar USB Stabilizer，能够完全控制允许硬盘执行内部重试的时间。仅此一项就能将不必要的处理（从而减少硬盘损耗）降至极低水平，因为我们可以强制硬盘在几百毫秒后就放弃尝试，而不是几秒后。硬件还能直接控制供给硬盘的电源，作为最后手段，可以在所有其他保护硬盘的方法均告失败时，自动执行电源循环。
