ПОВРЕЖДЕНИЕ  ДАННЫХ  НА  FLASH-НОСИТЕЛЯХ

Прохоров  Александр  Владимирович

канд.  техн.  наук,  филиал  федерального  государственного  бюджетного  образовательного  учреждения  высшего  профессионального  образования  «Южно-Уральский  государственный  университет»  (национальный  исследовательский  университет)  в  г.  Озерске,  г.  Озерск

E-mail:  Prokhorov@bk.ru

Лапин  Дмитрий  Васильевич

студент  5  курса,  филиал  федерального  государственного  бюджетного  образовательного  учреждения  высшего  профессионального  образования  «Южно-Уральский  государственный  университет»  (НИУ)  в  г.  Озерске,  г.  Озерск

DAMAGE  TO  DATA  FLASH-MEDIA

Prokhorov  Alexander

candidate  of  technical  Sciences,  Branch  of  Federal  State  State-Financed  Educational  Institution  of  Higher  Professional  Education  «South  Ural  State  University»  (national  research  university)  in  Ozersk,  Ozersk

Lapin  Dmitry

5th  year  student,  Branch  of  Federal  State  State-Financed  Educational  Institution  of  Higher  Professional  Education  «South  Ural  State  University»  (NRU)  in  Ozersk,  Ozersk

АННОТАЦИЯ

В  статье  рассматриваются  причины  повреждения  данных  на  flash-носителях.

ABSTRACT

The  article  deals  with  the  reasons  data  damage  on  the  flash-media.

Ключевые  слова:  повреждение  данных;  flash-носитель.

Keywords:  damage  to  data;  flash-drive.

Широкое  применение  flash-носителей  на  основе  NAND-микросхем  сопряжено  с  увеличением  количества  случаев  потери  информации  вследствие  механических,  статических,  электрических,  тепловых  и  логических  повреждений.

В последнее время flash-носители  используются  практически  повсеместно.  Благодаря  компактности  и  высокой  плотности  записи,  этот  тип  носителя  информации  прочно  занял  нишу  на  рынке  фото-  и  видеокамер,  диктофонов,  MP3-плееров,  мобильных  телефонов,  смартфонов  и  коммуникаторов;  он  используется  для  хранения  встроенного  программного  обеспечения  в  различных  устройствах  и  контроллерах.

Наряду  с  достоинствами  этого  типа  памяти,  существуют  и  вопросы,  связанные  с  потерей  данных,  зачастую  носящих  конфиденциальный  характер.  Такие  данные  часто  хранятся  в  единственном  экземпляре  [2].

Flash-носители  применяются  в  системах  управления  промышленным  оборудованием,  в  условиях  постоянных  ударов,  тряски,  вибрации,  загрязненной  атмосферы,  на  железнодорожном,  водном  транспорте,  на  летательных  аппаратах.  В  условиях  космических  систем  flash-носителям  также  нет  конкурентов.  Микросхема  flash-накопителя  может  работать  при  температурах  от  минус  50  до  плюс  80  градусов,  влажности  воздуха  от  8  до  95  процентов,  выдерживать  ударную  нагрузку  до  1000  g,  вибрационную  нагрузку  до  15  g.  Время  наработки  на  отказ  у  современных  flash-носителей  около  1000  часов  активной  работы,  а  срок  хранения  данных  исчисляется  десятками  лет  [5]. 

Использование  flash-носителей  позволяет  значительно  повысить  производительность  и  снизить  стоимость  многих  автоматизированных  систем,  обеспечивая  низкое  энергопотребление  [3].

Основной  недостаток  flash-накопителей  —  сравнительно  невысокая  надежность  работы,  обусловленная,  как  правило,  особенностями  эксплуатации.

Перечень  наиболее  распространенных  неисправностей  flash-носителей  в  порядке  убывания  их  распространенности  выглядит  так  [1]:

·     механические  повреждения;

·     электрические  и  тепловые  повреждения;

·     логические  повреждения  и  разрушение  внутренней  структуры.

Механические  повреждения

К  повреждениям  данного  типа  относятся  любые  заметные  повреждения  элементов  носителя: 

·PCB  —  многослойная  печатная  плата,  на  которой  устанавливаются  все  элементы  (некачественная  пайка,  обрывы  проводников  при  механическом  повреждении,  удар,  изгиб); 

·USB  разъём  —  некачественная  пайка  контактов;

·стабилизатор  —  конвертирует  и  стабилизирует  напряжение,  поступающее  с  компьютера,  в  напряжение,  необходимое  для  работы  контроллера  и  памяти.

·NAND-микросхема  —  энергонезависимая  память;

·контроллер  —  микросхема  управления  NAND-памятью  и  передачи  данных.  В  ней  хранятся  данные  о  типе  микросхемы  NAND-памяти,  производителе  и  другая  служебная  информация,  необходимая  для  функционирования  flash;

·кварцевый  резонатор  —  формирует  опорную  частоту  для  функционирования  логики  контроллера  и  носителя.

Внешний  вид  носителя  представлен  на  рисунке  1

Рисунок  1.  Внешний  вид  носителя

Электрические  и  тепловые  повреждения

Перепады  напряжения  в  электрической  сети,  а  также  разряды  статического  электричества  часто  являются  причиной  неисправности  flash-накопителей.  Отсутствие  заземления  корпусов  компьютеров  приводит  к  накоплению  потенциала  в  несколько  вольт,  что  в  случае  разряда  может  привести  к  выходу  из  строя  контроллера.

Перегрев  накопителей  может  происходить  из-за  недостаточного  теплоотвода  пластиковых  корпусов  и  при  активной  работе  микросхемы  могут  перегреться,  выйти  из  строя  и  проплавить  корпус.  Чаще  всего  перегревается  стабилизатор  питания  [4].

Разрушение  внутренней  структуры  и  логические  повреждения

В  большинстве  случаев  flash-носители  работают  под  управлением  собственного  контроллера-процессора,  который  работает  по  определенному  алгоритму,  заданному  фирмой-производителем.  Часто  алгоритмы  отличаются  не  только  у  разных  фирм,  но  и  у  разных  модельных  линий  одного  производителя.  Это  не  позволяет  унифицировать  процесс  диагностики  значительно  усложняет  восстановление  данных.

В  случае  логических  повреждений  (в  результате  программного  сбоя  или  аппаратных  особенностей  служебной  области  данных,  используемой  контроллером)  причиной  неисправности  могут  быть:  износ,  приводящий  к  появлению  избыточного  числа  битовых  ошибок;  ухудшение  теплопроводности  корпуса  носителя,  приводящее  к  повышению  температуры  внутренних  компонентов.  При  этом  во  многих  случаях  накопитель  определяется  в  системе  как  физическое  устройство  идентификатором  производителя  и  типом  устройства,  соответствующим  установленному  в  нем  контроллеру  [6]. 

При  выявлении  неустранимой  ошибки  в  служебной  области  памяти,  контроллер  перестает  обращаться  к  ней,  возвращая  в  ответ  на  команду  чтения  заранее  сформированный  сектор.  Такой  подход  обусловлен  необходимостью  уменьшения  разрушающего  влияния  на  микросхемы  памяти  и  не  допустить  дальнейшего  повреждения  данных  на  носителе.  Данные  при  этом  в  большинстве  случаев  остаются  полностью  валидными  и  располагаются  в  микросхемах  памяти,  но  доступ  к  ним  через  штатный  интерфейс  становится  невозможным.  Применение  общедоступных  специализированных  утилит  при  повреждениях  служебной  информации  в  ряде  случаев  позволяет  вернуть  накопителю  работоспособность,  но  при  этом  пользовательские  данные  практически  всегда  теряются.  Действия,  выполняемые  стандартными  утилитами,  заключаются  в  стирании  всех  микросхем  памяти  и  восстановлении  формата  поврежденной  служебной  области  данных.  Идет  переучет  блоков  с  нестабильным  чтением.  Сохранение  данных  пользовательской  зоны  при  такой  операции  не  является  приоритетным,  так  как  подобное  требование  значительно  усложнило  бы  утилиту  и  сам  процесс  восстановления.  В  случае  необходимости  восстановления  пользовательских  данных  наиболее  надежным  методом  является  применение  специализированных  аппаратно-программных  комплексов,  которые  позволяют  работать  напрямую  с  микросхемами  памяти,  реализуя  эмуляцию  работы  контроллера  [2].

Список  литературы:

1.Гультяев  А.К.  Восстановление  данных.  —  СПб.:  Питер,  2006.

2.Зайдель  И.  Флэшка  должна  жить  долго  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://citforum.ru/hardware/data/flash_long_life/  (дата  обращения  06.03.2013).

3.Леонов  В.  Восстановление  данных.  —  М.:  Эксмо,  2009.

4.Ризванов  Р.  Технологии  флэш-памяти  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:http://www.ixbt.com/storage/flash-tech.shtml  (дата  обращения  06.03.2013).

5.Трунов  А.Н.  Повышение  надежности  хранения  данных  в  энергонезависимом  запоминающем  устройстве  КА  /  А.Н.  Трунов  //  Естественные  и  технические  науки.  —  2010.  —  №  6.  —  С.  501—502.

6.Физическое  повреждение  flash-карт  //  Центр  восстановления  данных  Стаханов  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа  —  URL:  http://www.stahanov-rdc.ru/povrejdenie-flash.html  (дата  обращения  06.03.2013).