使用硬盘保存档案数据要注意的三点问题
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时间：2017-11-14
一、档案硬盘的选择
（一）了解硬盘的主要技术参数。主要分析如下：
1.硬盘的组成。硬盘由固定面板、控制电路板、磁头、盘片、主轴电动机等构成，硬盘性能的好坏由转速、数据传输速率、缓存、平均寻道时间、磁道切换时间、全程寻道时间、平均潜伏期、平均访问时间等决定。硬盘转速用来描述主轴电动机的转动速度，通过转动带动盘片的高速旋转，产生的浮力使磁头浮在盘片上方，通常以r/min来表示，即转数/每分钟。数据传输速率不仅包括常说的计算机通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率——外部数据传输速度（如ATA100代表外部数据传输速率理论值是100MB/s），还包括内部数据传输速率即磁头至硬盘缓存间的数据传输速率。购买硬盘时应该先了解相关的参数，有条件时可以用相关软件进行测试。
2.硬盘的接口方式。（1）IDE/ATA接口。DE是一种性价比高、兼容性强的硬盘传输接口，价格相对较低。但其数据传输速度也相对较慢，可连接设备少，现在主流主板带IDE接口的比较少了。（2）SATA接口。SATA是串行ATA。这种电脑总线用于大量存储设备和主板之间的数据传输。采用串行方式传输数据。嵌入式的时钟信号，使SATA纠错能力更强，结构简单，能检查、自动矫正传输指令的错误，传输可靠性强、支持热插拔，其全称为Serial ATA。（3）SCSI接口。SCSI是一种智能的通用接口标准，用于计算机与许多智能外设间的系统级接口进行通信，如硬盘、扫描仪、光驱、打印机。广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。具有应用速度快、CPU占用率低、范围广、多任务、带宽大、可靠性高，以及热插拔等优点，可以在服务器不停机的情况下，拔出或插入一块硬盘，操作系统自动识别硬盘的改动。很多24小时不间断运行的服务器采用SCSI接口，其全称为Small Computer System Interface。
（二）了解硬盘数据保护技术。主要有以下几个方面：
1.硬盘自身的保护技术。在实际使用过程中，硬盘故障的大部分是机械性故障，S.M.A.R.T（自动检测、分析及报告）技术作为一项传统的数据保护技术可以对数据提供有效的廉价保护、有助于减少数据丢失的风险，预先报警能让用户安排更换驱动器所需的停工时间，提高硬盘的可靠性和数据连续性，已成为工业标准。（1）防震技术。通过尽可能避免磁头与磁盘表面发生意外撞击的原理，减少硬盘因使用、运输过程中受到损坏，如MaxSafe、ShockBlock以及SPS等震动保护技术。没有机械结构的SSD固态硬盘安全性、抗震能力等都得到了提高。（2）驱动器自我测试。内建在硬板固件中提供数据设备自我检测和诊断的数据保护技术，例如DST驱动器自我测试。当我们卸下硬盘时首先进行诊断、测试，就可以减少一些数据无谓丢失。
2.专业数据保护技术。实际工作中，档案存储的硬盘数据保护仅依靠硬盘本身的技术是不够的，还要采取其他多样的手段来保护和备份数据。硬盘保护卡、主板内建工具、数据转移和数据校验技术等都非常有使用意义。RAID（Redundant Array of Independent Disks）独立磁盘冗余阵列也是基层单位常用的保护手段之一，有时也简称磁盘阵列（Disk Array）。RAID把多块独立硬盘（物理硬盘）按不同方式组合成一个硬盘组（逻辑硬盘），可以提供比单个硬盘更高的存储性能和数据备份技术，一旦发生数据损坏，利用备份信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。当然，也有越来越多的单位不再通过加装额外的RAID或购买更多服务器来解决，而是选用专门的高容量存储设备，如NAS或云存储方式。
（三）档案工作中硬盘的选择原则。主要分析如下：
1.根据用途选择必要参数。选购硬盘时数据保护技术是重点参考指数之一，如果没有硬盘保护技术对硬盘数据进行保护，出现问题时对硬盘数据的回复将变得非常困难。另外，要依硬盘的用途来进行选择，容量、访问速度、接口方式、硬盘保护技术、供电方式等都要纳入考量。就接口方式而言，要考虑到和现有其他設备的连接以及今后拷贝、采集数据时的具体需求，比如硬盘需要连接档案多媒体资源库或影音编辑设备等时是否有相对应接口等。
2.经济成本权衡。选购档案存储中应用的硬盘要充分考虑经济成本，不仅是当下的购买成本还要考虑可持续的定期备份、迁移成本以及长久的维护成本。既要满足档案工作的存储需求、也要安全稳定、经济适用。
二、档案硬盘的数据备份与恢复
为了防止磁盘上的数据突然损坏或者因某些原因导致数据不可访问，数据必须进行备份。对比硬件的投入，软件方面的应用更加简单方便，制定、执行完善的备份计划，保证档案数据的遇损恢复并不是十分困难的事。
（一）了解硬盘的主要技术参数。主要分析如下：
1.硬盘的组成。硬盘由固定面板、控制电路板、磁头、盘片、主轴电动机等构成，硬盘性能的好坏由转速、数据传输速率、缓存、平均寻道时间、磁道切换时间、全程寻道时间、平均潜伏期、平均访问时间等决定。硬盘转速用来描述主轴电动机的转动速度，通过转动带动盘片的高速旋转，产生的浮力使磁头浮在盘片上方，通常以r/min来表示，即转数/每分钟。数据传输速率不仅包括常说的计算机通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率——外部数据传输速度（如ATA100代表外部数据传输速率理论值是100MB/s），还包括内部数据传输速率即磁头至硬盘缓存间的数据传输速率。购买硬盘时应该先了解相关的参数，有条件时可以用相关软件进行测试。
2.硬盘的接口方式。（1）IDE/ATA接口。DE是一种性价比高、兼容性强的硬盘传输接口，价格相对较低。但其数据传输速度也相对较慢，可连接设备少，现在主流主板带IDE接口的比较少了。（2）SATA接口。SATA是串行ATA。这种电脑总线用于大量存储设备和主板之间的数据传输。采用串行方式传输数据。嵌入式的时钟信号，使SATA纠错能力更强，结构简单，能检查、自动矫正传输指令的错误，传输可靠性强、支持热插拔，其全称为Serial ATA。（3）SCSI接口。SCSI是一种智能的通用接口标准，用于计算机与许多智能外设间的系统级接口进行通信，如硬盘、扫描仪、光驱、打印机。广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。具有应用速度快、CPU占用率低、范围广、多任务、带宽大、可靠性高，以及热插拔等优点，可以在服务器不停机的情况下，拔出或插入一块硬盘，操作系统自动识别硬盘的改动。很多24小时不间断运行的服务器采用SCSI接口，其全称为Small Computer System Interface。
（二）了解硬盘数据保护技术。主要有以下几个方面：
1.硬盘自身的保护技术。在实际使用过程中，硬盘故障的大部分是机械性故障，S.M.A.R.T（自动检测、分析及报告）技术作为一项传统的数据保护技术可以对数据提供有效的廉价保护、有助于减少数据丢失的风险，预先报警能让用户安排更换驱动器所需的停工时间，提高硬盘的可靠性和数据连续性，已成为工业标准。（1）防震技术。通过尽可能避免磁头与磁盘表面发生意外撞击的原理，减少硬盘因使用、运输过程中受到损坏，如MaxSafe、ShockBlock以及SPS等震动保护技术。没有机械结构的SSD固态硬盘安全性、抗震能力等都得到了提高。（2）驱动器自我测试。内建在硬板固件中提供数据设备自我检测和诊断的数据保护技术，例如DST驱动器自我测试。当我们卸下硬盘时首先进行诊断、测试，就可以减少一些数据无谓丢失。
2.专业数据保护技术。实际工作中，档案存储的硬盘数据保护仅依靠硬盘本身的技术是不够的，还要采取其他多样的手段来保护和备份数据。硬盘保护卡、主板内建工具、数据转移和数据校验技术等都非常有使用意义。RAID（Redundant Array of Independent Disks）独立磁盘冗余阵列也是基层单位常用的保护手段之一，有时也简称磁盘阵列（Disk Array）。RAID把多块独立硬盘（物理硬盘）按不同方式组合成一个硬盘组（逻辑硬盘），可以提供比单个硬盘更高的存储性能和数据备份技术，一旦发生数据损坏，利用备份信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。当然，也有越来越多的单位不再通过加装额外的RAID或购买更多服务器来解决，而是选用专门的高容量存储设备，如NAS或云存储方式。
（三）档案工作中硬盘的选择原则。主要分析如下：
1.根据用途选择必要参数。选购硬盘时数据保护技术是重点参考指数之一，如果没有硬盘保护技术对硬盘数据进行保护，出现问题时对硬盘数据的回复将变得非常困难。另外，要依硬盘的用途来进行选择，容量、访问速度、接口方式、硬盘保护技术、供电方式等都要纳入考量。就接口方式而言，要考虑到和现有其他設备的连接以及今后拷贝、采集数据时的具体需求，比如硬盘需要连接档案多媒体资源库或影音编辑设备等时是否有相对应接口等。
2.经济成本权衡。选购档案存储中应用的硬盘要充分考虑经济成本，不仅是当下的购买成本还要考虑可持续的定期备份、迁移成本以及长久的维护成本。既要满足档案工作的存储需求、也要安全稳定、经济适用。
二、档案硬盘的数据备份与恢复
为了防止磁盘上的数据突然损坏或者因某些原因导致数据不可访问，数据必须进行备份。对比硬件的投入，软件方面的应用更加简单方便，制定、执行完善的备份计划，保证档案数据的遇损恢复并不是十分困难的事。
（一）档案数据备份方法。主要有以下几个方面：
1.文件级数据备份。用备份软件或计算机系统的复制功能将文件备份到磁盘或其他介质上进行存储，文件在介质中的物理位置可能是跳跃式的，不连续。文件级数据备份还可以利用rsync等软件实现异步远程文件同步，通过网络传输把要备份的档案信息进行异地备份存储，是档案数据保存中常用的方法。
2.块级备份。对于磁盘，“块”的概念就是Sector扇区。块级备份的特点是对设备上的每个块直接进行备份，无论这个“块”上有无文件数据或者数据归属哪个文件。原设备上占据多少容量，就备份多少容量，直接将目标扇区读写入新的对应扇区，不考虑文件的个数，可以理解为一种磁盘镜像。IBM的PPRC还可以实现远程磁盘镜像。这种备份方式非常适用于档案管理中对电子档案进行备份，是实现灾难备份的方案基础之一。
3.定期备份与专项备份相结合。档案数据要进行定期备份，对于馆藏的数据资源要按照母库、基藏、利用三重备份，定期检查载体及载体上的数据安全。对于在用的数据库等活动信息要专门进行备份，制定好备份方案，保证数据安全。
（二）档案硬盘数据恢复。硬盘不能工作的原因很多种，常见的有电子元件或电路板开焊、S.M.A.R.T超限、硬盘系统区损坏、电动机故障、盘片旋转不稳定、磁头损坏、温度过高、固件缺陷、固件损毁等。遇到这种情况就要尝试数据恢复了，从损坏的介质中提取原始数据做物理和逻辑数据恢复。通常档案工作中遇到的文件被误删除、误格式化或被病毒破坏等都仅需要进行逻辑重构即可；有些硬盘机械损坏则需要物理恢复；有物理问题还需要逻辑重构的这种情况下可能就无法100%恢复数据。一定要备份当前尚能工作的驱动器上的所有数据、将损坏的硬盘拿到一个正常工作的同样的操作系统下操作、按位备份所有扇区并且尽可能了解损坏发生时的使用信息，寻找适当的恢复方式。
三、档案硬盘设备的维护
（一）注意硬盘的工作环境。设备的运行要有适当的工作环境，硬盘也不例外。像档案库房“八防”管理一样，硬盘的使用要清洁防尘，以防止堵塞过滤器；要避免高温、防潮、防电磁的干扰，硬盘温度过高或过低都会使晶体振荡器受影响造成电路元件失灵，热胀效应还会使磁介质记录发生错误，温度过低空气中的水分会凝结在集成元件上会造成短路；湿度过高可能会接触不良还会使磁介质的磁力发生变化造成数据读写错误，湿度过低可能会产生大量静电烧坏CMOS电路。所以硬盘的工作温度以20℃-25℃、湿度以45%-65%为宜。同时还要尽量避免靠近音箱、扬声器等强磁场。
（二）规范档案硬盘的日常使用习惯。硬盘在使用前根据档案內容、文件类型等需要合理分区，做好备份计划；要注意读/写数据时不要断电、挪动，切勿频繁开关电源。需要将硬盘进行移动时要待关机十几秒硬盘完全停转后再进行，硬盘工作时轻轻的震动都可能因碟片与读/写头摩擦而产生坏道或读/写头损毁，一定要轻拿轻放。对于存放重要档案数据的硬盘不要超频使用，避免频繁读/写数据，频繁操作会使硬盘的老化过程加剧。硬盘发生坏道等问题时尽量找专业人士处理，减少高级格式化，避免坏簇扩散，不要自行拆开硬盘盖。如果硬盘的空间足够大请尽量不使用硬盘压缩技术，因为压缩卷文件逐渐增大，硬盘的读/写速度就会大大减慢。适时让硬盘智能休眠，善用磁盘工具定期整理提高系统效能（移动硬盘无须进行碎片整理）。
【参考文献】
[1]盛双艳，相利辉，申建国.硬盘的结构与原理[M].北京：清华大学出版社，2015（9）.
[2]周建峰，张宏，许少红.数据存储、恢复与安全应用实践[M].北京：中国铁道出版社，2015（3）.
1.文件级数据备份。用备份软件或计算机系统的复制功能将文件备份到磁盘或其他介质上进行存储，文件在介质中的物理位置可能是跳跃式的，不连续。文件级数据备份还可以利用rsync等软件实现异步远程文件同步，通过网络传输把要备份的档案信息进行异地备份存储，是档案数据保存中常用的方法。
2.块级备份。对于磁盘，“块”的概念就是Sector扇区。块级备份的特点是对设备上的每个块直接进行备份，无论这个“块”上有无文件数据或者数据归属哪个文件。原设备上占据多少容量，就备份多少容量，直接将目标扇区读写入新的对应扇区，不考虑文件的个数，可以理解为一种磁盘镜像。IBM的PPRC还可以实现远程磁盘镜像。这种备份方式非常适用于档案管理中对电子档案进行备份，是实现灾难备份的方案基础之一。
3.定期备份与专项备份相结合。档案数据要进行定期备份，对于馆藏的数据资源要按照母库、基藏、利用三重备份，定期检查载体及载体上的数据安全。对于在用的数据库等活动信息要专门进行备份，制定好备份方案，保证数据安全。
（二）档案硬盘数据恢复。硬盘不能工作的原因很多种，常见的有电子元件或电路板开焊、S.M.A.R.T超限、硬盘系统区损坏、电动机故障、盘片旋转不稳定、磁头损坏、温度过高、固件缺陷、固件损毁等。遇到这种情况就要尝试数据恢复了，从损坏的介质中提取原始数据做物理和逻辑数据恢复。通常档案工作中遇到的文件被误删除、误格式化或被病毒破坏等都仅需要进行逻辑重构即可；有些硬盘机械损坏则需要物理恢复；有物理问题还需要逻辑重构的这种情况下可能就无法100%恢复数据。一定要备份当前尚能工作的驱动器上的所有数据、将损坏的硬盘拿到一个正常工作的同样的操作系统下操作、按位备份所有扇区并且尽可能了解损坏发生时的使用信息，寻找适当的恢复方式。
三、档案硬盘设备的维护
（一）注意硬盘的工作环境。设备的运行要有适当的工作环境，硬盘也不例外。像档案库房“八防”管理一样，硬盘的使用要清洁防尘，以防止堵塞过滤器；要避免高温、防潮、防电磁的干扰，硬盘温度过高或过低都会使晶体振荡器受影响造成电路元件失灵，热胀效应还会使磁介质记录发生错误，温度过低空气中的水分会凝结在集成元件上会造成短路；湿度过高可能会接触不良还会使磁介质的磁力发生变化造成数据读写错误，湿度过低可能会产生大量静电烧坏CMOS电路。所以硬盘的工作温度以20℃-25℃、湿度以45%-65%为宜。同时还要尽量避免靠近音箱、扬声器等强磁场。
（二）规范档案硬盘的日常使用习惯。硬盘在使用前根据档案內容、文件类型等需要合理分区，做好备份计划；要注意读/写数据时不要断电、挪动，切勿频繁开关电源。需要将硬盘进行移动时要待关机十几秒硬盘完全停转后再进行，硬盘工作时轻轻的震动都可能因碟片与读/写头摩擦而产生坏道或读/写头损毁，一定要轻拿轻放。对于存放重要档案数据的硬盘不要超频使用，避免频繁读/写数据，频繁操作会使硬盘的老化过程加剧。硬盘发生坏道等问题时尽量找专业人士处理，减少高级格式化，避免坏簇扩散，不要自行拆开硬盘盖。如果硬盘的空间足够大请尽量不使用硬盘压缩技术，因为压缩卷文件逐渐增大，硬盘的读/写速度就会大大减慢。适时让硬盘智能休眠，善用磁盘工具定期整理提高系统效能（移动硬盘无须进行碎片整理）。
【参考文献】
[1]盛双艳，相利辉，申建国.硬盘的结构与原理[M].北京：清华大学出版社，2015（9）.
[2]周建峰，张宏，许少红.数据存储、恢复与安全应用实践[M].北京：中国铁道出版社，2015（3）.
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