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开启TRIM功能后,如何使用工厂访问模式镜像固态硬盘驱动器

来源:本站整理 作者:佚名 时间:2019-03-17 TAG: 我要投稿

固态硬盘非常奇怪,因为它们在编写数据的方式上很奇怪,甚至在删除信息的方式上更奇怪。在使用条带化?#30424;?#25216;术进行信息记录的硬盘中,人们在删除文件后,里面的内容其实仍然是存在?#27169;?#30452;到被覆盖,但固态硬盘却不是这样。它们在处理删除的数据方面和过去的技术有所不同,只要是进行了删除操作,被删除的内容就不会再被恢复。只需开启固态硬盘,它就会启动后台垃圾收集,即使你写入?#27426;?#38548;离程序,它?#19981;?#21024;除开启具有trim功能的数据块。
Trim的作用
在原理对的机械硬盘上,写入数据时,Windows会通知硬盘先将以前的删除,再将新的数据写入到磁盘中。而在删除数据时,Windows只会在此处做个标记,?#24471;?#36825;里应该是没有东西了,等到真正要写入数据时再来真正删除,并且做标记这个动作会保留在磁盘缓存中,等到磁盘空闲时再执行。这样一来,磁盘需要更多的时间来执行以上操作,速度当然会慢下来。而当Windows识别到固态硬盘并确认固态硬盘支持Trim后,在删除数据时,会不向硬盘通知删除指令,只使用Volume Bitmap来记住这里的数据已经删除。Volume Bitmap只是一个磁盘快照,其建立速度比直接读写硬盘去标?#24039;?#38500;区域要快得多。这一步就已经省下一大笔时间了。然后再是写入数据的时候,由于NAND闪存保存数据是纯粹的数?#20013;问劍?#22240;此可以直接根据Volume Bitmap的情况,向快照中已删除的区域写入新的数据,而不用花时间去删除原?#38236;?#25968;据。注意:如果固态硬盘组建RAID0阵列0后,将失去Trim功能。
对固态硬盘进行镜像后,即使在镜像时实际数据仍然存在,你也将无法在删除区域找到任何内容-。需要注意的是,你的固态硬盘的存储容量?#20154;得?#20070;上写的要大,因为物理存储容量的5%到15%专用于不可寻址池,从固态硬盘中删除的任何数据,在被系统经过Trim处理后都可以直接进入该池,而不需要访问甚至寻址这些块。
不过事情总不是绝对?#27169;?#29616;在你可以在固态硬盘上访问已删除的数据,不过方法也是唯一?#27169;?#23601;是取下芯片,并手动进行分析,这个进程非常耗时,复杂且使用的设备相当昂贵。为此我们询问了数据恢复的一些专家,他们告诉我们他们大约可以在两周内完成对一个四芯片固态硬盘的分析,而对最近的十芯片固态硬盘,他们也毫无办法。
最近的一项发现指出,Windows内置的BitLocker保护倾向于将?#29992;?#25968;据的任务委托给固态硬盘控制器,而不是在使用CPU的计算机上进行?#29992;堋?#27491;如?#33455;?#20013;所发现的那样,许多消费级固态硬盘都可以轻松地让?#29992;?#23494;钥不受固态硬盘上存储芯片的保护。
在本文中,我们将讨论固态硬盘取证的最新发展技术,即在开启TRIM功能后,如何防止后台数据被删除,并提供对磁盘的整个存储容量(包括不可寻址的区域)的访问。该方法采用所谓的工厂访问模式( factory access mode)。但是,在我们讨论工厂访问模式之前,让我们首先看一下固态硬盘是如何存储信息?#27169;?#20197;及为什么这些信息很容易被删除,且很难恢复。
固态硬盘如何存储信息
与使用或多或少顺序写入(bar fragmentation 和坏扇区重新?#25104;洌?#30340;磁性硬盘驱动器不同,固态硬盘驱动器完全抛弃了线性写入方式,而是将信息被分解成同时写入不同NAND芯片的许多小的数据块。这种并行写入就是固态硬盘快速运行的原因,在?#25345;?#31243;度上,我们就是谈论安装在单个PCB上的NAND芯片构建的raid0 (stripe)类阵列。
一个固态硬盘及时只拥有一块NAND芯片的固态硬盘驱动器,那它也几乎不会以线性方式写入信息。存储器芯片中的每个物理块被可以被动态分配一个逻辑地址,以帮助固态硬盘控制器进行磨损均衡。因此,读取NAND芯片的内容将返回一个拼图,这就意味着你所想看到的内容是以?#24674;?#38543;机的方式混合在多个数据块中。
注?#32791;?#25439;均衡(wear leveling)这项技术在flash设备的微控制器上使用了?#24674;?#31639;法,来跟踪flash内存上存储空间的使用情况。这使得数据?#30475;?#33021;?#24674;?#20889;到内存中的不同地方,而不是一直写入到内存中的同一个位置。
固态硬盘以及大多数其他类型的固态介质,都必须转换NAND地址,其目的就是?#25104;?#20986;坏的数据块并提供耗损均衡。基本上所有的NAND的制造商都将其固态硬盘驱动器的写入周期固定在大约1000到1500之间。诸如(Write Amplification,写入放大)等因素都会对固态硬盘寿命产生负面影响,而智能SLC缓存算法会减少存储单元的物理磨损,即使写入操作的数量大于没有缓存的数量,?#19981;?#22914;此。我们将在下一篇文章中介绍影响固态硬盘寿命的许多其他因素。
注:WA?#24039;?#23384;及SSD相关的一个极为重要的属性。由于闪存必须先擦除才能再写入的特性,在执行这些操作时,数据都会被移动超过1次。这些重复的操作不单会增加写入的数据量,还会减少闪存的寿命,更吃光闪存的可用带宽而间接影响随机写入性能。WA这个术语在2008年被Intel公司和SiliconSystems公司(于2009 年被西部数据收购)第一次提出并在公开稿件里使用。
真正重要的是,如果没有固态硬盘控制器的帮助,即便只恢复一个文件都可能会非常困难。为此专家首先要做的就是必须重建转换表(translation table ),以?#33539;?#21738;些NAND芯片以及它们在哪些?#38750;械?#22336;保存信息。不同的固态硬盘控制器的转换表所采用的格式都是不同?#27169;?#22266;态硬盘驱动器包含的NAND芯片越多,重建转换表就越困难。
随着电子设备的成本逐年下降,存储容量超过1TB甚至2TB数据的固态硬盘驱动器现在可以被普通消费者使用了,而在三年前这?#21046;?#21450;情况还是无法想象的。
为了以更低的价格生产具有更大容量的固态存储器,制造商必须将更多的存储单元?#36153;?#21040;相同或更小的空间上。这无比就会减小每个单元的尺寸,减少使用寿命。虽然基于SLC的NAND闪存可以在每个单元中保存一位信息,但MLC NAND( 全称为Multi-Level Cell,多层单元闪存,MLC通过使用大量的电压等级,每一个单元储存两位数据,数据密度比较高)却可以存储两位数据。如今的固态硬盘驱动器主要是TLC(每个单元三位数据),即便最便宜的驱动器可能每个单元包含四位(QLC NAND)。与低密度的NAND相比,?#30475;?#36845;代都会使NAND闪存的速度明显变慢,更重要的是,可靠性会降低。

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