眾所周知, 突然斷電對電腦傷害較大. 尤其是機械硬碟, 斷電後可能出現數據丟失或不讀盤的情況. 那麼機械硬碟的結構有什麼特點, 會導致它容易受到斷電的影響呢? 今天我們就來談談機械硬碟斷電有關的話題.
機械硬碟斷電易丟失數據原理
目前機械硬碟主要由磁頭和磁碟組成, 磁頭是機械硬碟讀寫數據的關鍵部分. 當機械硬碟工作時, 磁頭會在磁碟旋轉時寫入磁軌數據或者讀取已有的數據.
當機械硬碟在讀取數據時, 磁頭在機械硬碟內部會不斷的移動, 與不同位置的磁軌接觸, 因為磁碟高速旋轉, 在盤面上也形成了一層快速旋轉的空氣, 使得磁頭處於 '飛行狀態' , 並未與盤面發生接觸, 在這種狀態下, 磁頭既不會與盤面發生磨損, 又可以達到讀取數據的目的. 為了避免磁頭和磁碟的接觸磨損, 現代機械硬碟會有一個磁頭複位的裝置, 機械硬碟不工作時, 磁頭回到複位位置, 磁頭複位不是依靠電能的驅動, 而是機械力量.
磁頭上有個類似彈簧裝置, 一直試圖將磁頭拉回複位區, 通電時磁頭受磁力作用移動至磁碟上方. 如果機械硬碟突然斷電, 磁力消失, 磁頭瞬間被拉回, 但因磁碟立刻停轉, 導致盤面形成空氣消失, 磁頭很容易落在盤面, 被磁力拉回的瞬間造成磁碟損傷.
實際測試
為還原用戶實際實用場景, 我們搭建了一個平台對機械硬碟斷電進行測試, 測試場景分為待機和讀寫數據兩部分.
待機斷電
待機時拔掉硬碟供電, 此時機械硬碟迅速停轉, 電腦中機械硬碟盤符丟失. 重新插上硬碟供電後一切恢複正常.
讀寫數據中斷電
讀寫數據時拔掉硬碟供電, 此時機械硬碟迅速停轉, 電腦中機械硬碟盤符丟失, 傳輸數據速度歸零. 重新插上硬碟供電後一切恢複正常, 複製中部分數據丟失.
硬碟測試
經過兩次硬碟斷電後, 我們對機械硬碟進行了一個簡單的讀寫速度測試. 通過簡單的測試, 可以發現斷電對這塊機械硬碟沒有產生任何影響, 完全可以正常使用.
為何測試中機械硬碟沒出現故障?
上文說到, 機械硬碟的磁頭失去動力後, 會因為磁力的作用回到磁頭托架上, 被拉回的時候容易劃傷碟片, 但這並不是絕對的. 因為大多數時候突然斷電時碟片轉速也會下降, 劃傷碟片的機率很低. 所以我們在測試中沒有機械硬碟沒有出現故障. 但我們要記住, 機械硬碟的斷電保護萬能的, 如果你的數據非常重要, 那麼UPS不間斷電源才是一個最穩妥的辦法.
在突然斷電的時候UPS可以讓人提供足夠的緩衝時間去解決問題, 雖然時間不會太長, 不過也足夠時間讓系統正常關機不至於損壞硬碟. 你還可以在加一層保障, 就是讓組建磁碟陣列, 也就是RAID, 常用來保護數據的有RAID 1和RAID 5.
RAID 1是兩組以上的N個磁碟相互作鏡像, 其原理為在主硬碟上存放數據的同時也在鏡像硬碟上寫一樣的數據. 當主硬碟損壞時, 鏡像硬碟則代替主硬碟的工作. 因為有鏡像硬碟做數據備份, 所以RAID 1的數據安全性在所有的RAID級別上來說是最好的.
RAID 5至少需要三塊硬碟, RAID 5不是對存儲的數據進行備份, 而是把數據和相對應的奇偶校驗資訊存儲到組成RAID 5的各個磁碟上, 並且奇偶校驗資訊和相對應的數據分別存儲於不同的磁碟上. 當RAID5的一個磁碟數據發生損壞後, 可以利用剩下的數據和相應的奇偶校驗資訊去恢複被損壞的數據.
RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折衷方案. RAID 5可以為系統提供數據安全保障, 但保障程度要比鏡像低而磁碟空間利用率要比鏡像高. RAID 5具有和RAID 0相近似的數據讀取速度, 只是因為多了一個奇偶校驗資訊. 當然, 對於普通用戶來說, 如果重要數據較少, 多備份一份在其他存儲介質上就可以了,沒必要使用RAID模式.
最後提醒大家, 有些朋友覺得固態硬碟斷電不會丟失數據, 其實並不是這樣的. 如果固態硬碟斷電, 可能導致電流紊亂主控, 從而使主控宕機. 所以使用固態硬碟的用戶, 也請不要隨便斷電. 雖然固態硬碟從原理上比機械硬碟損壞的可能性小了幾個數量級, 但仍然扛不住人為故障.
