Seagate ST500LM021 po pádu: uváznuté hlavy, 100 % zachráněných dat

Notebook spadl — a disk se už nerozjel

Do laboratoře dorazil notebook Lenovo s typickou historií: klient ho omylem shodil ze stolu během přenášení. Po restartu systém Windows nenaběhl, v BIOSu se disk neobjevil. Čas od času bylo z notebooku slyšet tiché klapání — disk se pokoušel roztočit, ale nepodařilo se mu to.

Uvnitř stroje byl klasický Seagate ST500LM021 — 2,5" 500GB SATA disk, v minulém desetiletí běžné osazení notebooků. Na disku byly pracovní soubory, fotografie z dovolené a několik let korespondence. Klient neměl zálohu mimo notebook.

Head stiction: proč se disk po nárazu neroztočí

Když pevný disk pracuje, čtecí hlavy se vznáší několik nanometrů nad rotující plotnou. V okamžiku vypnutí se parkují do bezpečné zóny (obvykle na rampě mimo datovou plochu). Co se ale stane při silném nárazu za provozu? Hlavu to může vychýlit mimo její dráhu rovnou na plotnu — a právě tam zůstane.

Hlavy se totiž mohou přichytit k povrchu plotny — jev se odborně nazývá head stiction (česky „přilepení hlav", z anglického static friction, tedy statické tření). Povrch plotny je pokrytý extrémně tenkou vrstvou speciálního maziva (jen několik nanometrů) a zároveň je tak dokonale hladký, že když na něm hlava spočine, začnou působit síly, které ji k plotně doslova přisají — podobně jako se přisaje mokrá sklenice k hladké desce stolu, jen v mnohem menším měřítku a s jinou fyzikou. Výsledné spojení bývá natolik pevné, že vřetenový motor nemá dost síly, aby hlavy od plotny odtrhl a disk roztočil. To klapání, které klient slyšel, byly právě neúspěšné pokusy o rozběh — fyzika nakonec zvítězila.

Horší scénář: hlavy při nárazu navíc poškodí magnetickou záznamovou vrstvu plotny. Data na poškozené stopě jsou ztracená. Pokud se disk i navzdory stiction přece jen roztočí, hlavy při nájezdu na poškozenou oblast spustí kaskádové poškozování dalších sektorů.

V obou případech platí jedno pravidlo: disk dál nezapínat. Každý další pokus situaci zhoršuje.

Postup v čisté laboratoři

Otevření pevného disku musí probíhat v laminárním boxu třídy ISO 5 — pracovním prostoru s filtrovaným vzduchem, kde koncentrace prachových částic je o několik řádů nižší než v běžné místnosti. Důvod je prostý: čtecí hlava se při provozu vznáší jen několik nanometrů nad plotnou, zatímco běžná prachová částice má rozměr v mikrometrech — tedy stonásobně větší. Jakákoli kontaminace, která se dostane pod roztočenou hlavu, vede k poškození plotny.

V cleanroomu jsme nejprve provedli vizuální inspekci pod mikroskopem. V tomto konkrétním případě byly hlavy přilepené na datové ploše, ale bez viditelného poškození povrchu plotny. Dobrá zpráva.

Speciálními nástroji jsme hlavy opatrně uvolnili a vrátili do parkovací pozice. Samotné hlavy však byly po nárazu mechanicky na hraně spolehlivosti — riziko, že při prvním pokusu o čtení opět selžou, bylo vysoké. Rozhodli jsme se je preventivně nahradit kompatibilním dárcem ze skladu (ST500LM021 je běžný model, máme ho v zásobě).

Výměna hlav na pevném disku je jeden z nejdelikátnějších zákroků v oboru. Hlavy nesmí spadnout na plotnu ani při vyjímání z dárcovského disku, polohování musí být velmi přesné. Výměnu provádíme specializovanými nástroji tak, aby se hlavy nikdy neocitly nad datovou plochou.

Kompatibilita hlav: proč nestačí stejný model

Laicky by se mohlo zdát, že když je model disku ST500LM021, stačí najít jiný ST500LM021 a hlavy prostě přehodit. Realita je složitější. Během výroby se u jednoho modelu vystřídá několik verzí komponent — a klíčová z nich je předzesilovač (preamplifier, zkráceně preamp).

Preamp je miniaturní čip umístěný přímo na raménku s hlavami. Jeho úkolem je zesílit nepatrný analogový signál, který hlava přečte z plotny (řádově mikrovolty), na úroveň, se kterou už dokáže pracovat řadič disku. Různé revize hlavového bloku používají různé verze preampu — s odlišnými parametry zesílení, impedancí i časováním. Firmware disku je přitom vyladěný přesně na tu verzi, která byla v továrně nainstalována.

Problém je, že verzi preampu z vnějšku nepoznáte. Na štítku disku není, v SMART datech není, ani v BIOSu se neobjeví. Jediný způsob, jak ji zjistit, je přečíst ji přímo z firmwaru uloženého v servisní oblasti disku — a to jde pouze specializovaným hardwarem jako PC-3000, který dokáže disk přepnout do servisního režimu a číst jednotlivé firmwarové moduly (tzv. tracks). V nich je mimo jiné uložená i tabulka charakteristik hlav a identifikace preampu.

Co se stane, když kompatibilitu někdo neřeší a osadí „na oko" stejné hlavy s jiným preampem?

• Nejlepší případ: disk se roztočí, ale nenačte žádná data. Firmware dostává signály, které neodpovídají jeho kalibraci, a hlásí čtecí chyby na celém médiu.
• Horší případ: firmware se pokusí hlavy kalibrovat — a přepíše kalibrační data v servisní oblasti nesmyslnými hodnotami. Tím znehodnotí i originální data, která by při správné výměně šla bez problémů přečíst.
• Nejhorší případ: nesprávná impedance vede k tomu, že hlava dostane při zápisu příliš silný proud. Výsledkem je přepálená hlava nebo dokonce poškozená magnetická vrstva plotny. Disk, který šel zachránit, je po takovém pokusu ztracen napořád.

Z těchto důvodů je náš standardní postup: dřív, než se vybere dárcovský disk, přečteme firmware z původního disku pomocí PC-3000, zjistíme přesnou revizi preampu i rodinu hlav (family code) a teprve podle toho vybíráme ze skladu. U běžných modelů jako ST500LM021 máme obvykle několik kusů různých revizí v zásobě — právě proto, aby tohle byla otázka hodin, ne týdnů čekání na správný kus.

Klonování v bezpečném režimu

Po výměně hlav jsme disk nezapojili do běžného systému. Pro čtení vadných disků používáme PC-3000 UDMA — profesionální hardwarově-softwarovou platformu od ACELabu, která umí číst disky s poškozeným firmwarem, vadnými sektory nebo problematickými hlavami v tzv. servisním režimu.

Princip: místo klasického sekvenčního čtení sektor po sektoru se vytvoří bitová kopie (1:1 obraz disku) na externí dočasné úložiště. Klonování běží s agresivní retry logikou — každý problematický sektor PC-3000 zkusí přečíst víckrát s různými parametry (různé rychlosti, odlišné časování), aby vytěžil maximum dat ještě před tím, než disk definitivně odejde.

Všechny další rekonstrukční operace (obnova souborového systému, kontrola integrity souborů) už neběžely nad originálním diskem, ale nad vytvořenou kopií. Klient se tak k originálnímu médiu nemusí nikdy vrátit — a i kdyby během dalších prací kopie selhala, originální disk zůstává v uspaném stavu.

Výsledek: 100 % dat, všechny soubory zachráněny

Po dokončení klonování a kontrole souborového systému NTFS jsme získali kompletní obsah disku. Pracovní soubory, e-maily, fotografie, dokumenty — vše zachráněno se 100% úspěšností.

Data jsme klientovi nakopírovali na nový 1TB SSD. Celý proces od převzetí disku po předání dat zabral necelý týden.

Poučení: co dělat (a nedělat) po pádu disku

1. Disk okamžitě vypnout a nezapínat. Každý další start zvyšuje riziko nevratného poškození.
2. Nezkoušet software na obnovu dat. Má-li disk mechanickou závadu, software nutí vadné hlavy k opakovaným pokusům o čtení a tím jen zhoršuje stav plotny.
3. Nezkoušet „domácí triky" jako lednice, klepání nebo otevírání disku. Disk otevřený mimo cleanroom je během několika sekund znehodnocený.
4. Kontaktovat laboratoř se zkušenostmi s head stiction — ne každý poskytovatel data recovery tento typ závady řeší.
5. Mít zálohu. Pravidlo 3-2-1: 3 kopie dat, na 2 různých typech médií, 1 kopie geograficky oddělená (cloud nebo externí disk mimo domov).