WIN7下探究SSD硬盘数据恢复问题

来源：IT世界发布时间：2010.03.14

[1.导读：TRIM指令的由来及负面影响]

　　译者注：固态硬盘（SSD）凭借超高速的读写速度在高端玩家中颇受欢迎，但是SSD硬盘也暴露出一些不成熟的表现，之前已有过固件门、性能下降等例子。Techgage网站最新的测试显示SSD硬盘在数据恢复方面遇到了新的挑战，这一问题在支持TRIM指令的固态硬盘上尤为严重。有鉴于此，编辑将这篇文章编译过来希望能引起玩家的重视。目前这一问题还没有别的评测加以佐证，笔者手头也没有固态硬盘可重复验证，希望正在使用固态硬盘的玩家在评论中多多探讨，并注意备份自己的重要数据。

　　你是否已将你的PC升级到了新一代配置（比如多核CPU、SSD固态硬盘），并为新电脑的高性能而沾沾自喜？的确，现在的PC机性能越来越强大，但是一个不小心，这个价值00美元的野兽也可能让你一声叹息。如果你和笔者一样喜欢在进入桌面之后加载一大堆应用程序，那么你就需要小心了。

　　问题源于SSD固态硬盘，这个2.5寸的NAND硬盘可以大幅提升电脑性能，启动速度更是飞快，用过SSD硬盘的用户与普通机械硬盘一对比就会发觉两者之间巨大的差别。不过本文的重点不是SSD硬盘的性能，而是关注固态硬盘可能带来的问题，尤其是Win7系统中引入的TRIM指令可能会对数据恢复造成负面影响。这个问题目前尚有争议，但是依然值得我们去关注和探讨。

　　固态硬盘以前也出过问题，还记得Intel的砖头门吗？起初人们认为这还只是Intel一家的SSD硬盘的风险，但是后来的事实证明市面上的多款SSD硬盘都有着相同的固有问题。

　　几乎绝大多数存储设备在删除文件时都有如下类似的步骤：一旦用户删除文件，指向数据在硬盘上的具体位置的索引就会被删除（对于机械硬盘来说就是LBA逻辑块寻址）。举例来说，如果为了管理方便你把自己收藏的电影存放位置写在一张纸上，某天你不慎把这张纸烧掉了，实际上你只损失了一张纸，实际的电影还在。通常我们的数据存储就是这样，删除文件时只是删除了文件的索引，具体的文件还存在硬盘上。

　　也正因为实际数据仍然保存在硬盘上，数据恢复才有了操作的可能，当然前提是用户没有在原位置覆盖新的数据。一旦用户误删除了重要文件，使用数据恢复软件都有很高几率成功恢复文件，这种事对机械硬盘来说并不鲜见。随着SSD硬盘的兴起，恢复数据的方法虽然没有改变，但是固态硬盘独特的使用方法使得数据恢复面临新的挑战。

　　http://www.it.com.cn/diy/sb/img/2010/03/12/14/0001m.jpg width=500 border=1 height=334>

　　Kingstons SSDNow M Series - 1G &Non-TRIM(左), 2G & TRIM (右)

　　机械硬盘可以随时覆写数据而不会影响硬盘的读写性能，即使使用几年后其读写速度也不会有较大变化。与之相比，固态硬盘由于NAND闪存不同的工作原理导致使用一段时间后就会遇到性能下降问题。

　　我们可以用磁盘碎片产生的过程来解释这个问题，系统向磁盘的某个区块写入了一堆数据，在不需要的时候用户就会删除这些数据并在同位置保存别的文件，而操作系统是以固定大小的区块来保存文件的（windows系统默认格式化的时候是以4KB为一个数据单元），新保存的文件不一定能恰好填满原来占用的区块，假定一张图片的大小是6KB，需要占用一个4KB区块和另一个区块的2KB，而剩下的的2KB空间可能被另外的word文档占用，如果用户删除了图像文件，但是word文档不受影响，依然要占据剩下的2KB，因此就会产生磁盘碎片。

　　随着使用时间的增长，磁盘碎片就会越来越多，进而导致磁盘性能下降，所以我们需要定期整理磁盘碎片，将碎片占用的空间整合转移，但是对于固态硬盘来说磁盘碎片整理并没有解决全部问题。

　　一旦需要在原位置写入新的数据，传统的机械硬盘执行新数据写入只需要覆盖写入即可，而SSD硬盘必须要先清除原有的数据才能将新数据写入硬盘，这也是SSD硬盘性能更高的一个原因，而执行清除—写入的过程也正是TRIM指令最主要的作用所在。

　　http://www.it.com.cn/diy/sb/img/2010/03/12/14/0002m.jpg width=500 border=1 height=313>

　　微软在Win7系统引入了新的基于ATA命令的TRIM指令，一旦有删除文件、格式化或者忽略文件之类的磁盘读写，系统就会向SSD硬盘发出命令清空区块中数据。这个过程很简单，但是很有实用价值。无论用户是删除文件还是格式化SSD硬盘，TRIM指令都会清空数据及索引，某种意义上来说这时的SSD硬盘相当于全新状态，不再有性能下降的问题。

　　TRIM指令的作用也正是本文的由来，多数人都忽略了TRIM指令的负面影响。用户在享受TRIM带来的好处时也不知不觉中使得数据恢复的可能性降至0。如前文提到的，在机械硬盘和不支持TRIM指令上的固态硬盘上进行数据恢复没有什么问题，只有原位置没有写入新的数据，用户只需要选择合适的软件基本上就能恢复误删文件。

　　数据恢复在支持TRIM的SSD上就会成为一个难题，一旦你删除了某个文件（随后又清空了回收站），你的数据可能永远也无法恢复了。因为TRIM指令的存在，用户删除数据后SSD硬盘就会彻底清空那个区块，而不是像传统的机械硬盘那样只删除索引而保留数据。

　　笔者无法确认TRIM指令是否会导致机械硬盘上的数据也不可恢复，如果必须有个结论的话那么普通消费者也无法进行这样的数据恢复，当然如果有适当的工具，数据恢复也并非不可能。某种意义上我们可以把NAND闪存看做电脑的内存（RAM），内存一旦断电其中的数据就会消失无踪（某些情况下可以启动恢复很可能是使用特殊手段保证内存不断电）。

　　[2.测试之前的准备]

　　我们用大幅内容讨论了TRIM以及数据恢复的背景知识，那么我们如何证明受TRIM影响的SSD无法恢复数据？即便我很自信这是个事实，但是我们仍要找到实际的测试方法将这个设想付诸实践，实践才检验真理的唯一标准。

　　第一页上配的图中是两款金士顿M系列80GB的SSD硬盘，1G和2G，他们其实都是基于Intel的方案，因此第一代1G不支持TRIM，而2G那款支持TRIM指令。

　　测试之前，我们HDDErase对1G硬盘进行一次彻底擦除（这个过程可以当成TRIM指令操作，他们的效果是一样的，只是HDDErase擦除的是整个硬盘），2G那款只是正常安装使用。测试使用了64位Win7旗舰版，因为64位的系统中TRIM是默认开启的。

　　经历以上步骤后，两款硬盘可以看作都处于出厂状态，使用系统自带的磁盘管理程序将两块硬盘格式化为NTFS格式使用。

　　http://www.it.com.cn/diy/sb/img/2010/03/12/14/0003m.jpg width=500 border=1 height=341>

　　http://www.it.com.cn/diy/sb/img/2010/03/12/14/0004m.jpg width=500 border=1 height=341>

　　之后笔者使用自己的文件分别复制到两块硬盘中，保证两块硬盘中的文件是同样内容同样的大小。最终每个硬盘的字节数都为79,873,675,264byte，大小74.3GB，剩余空间只有3MB，总计40,002个文件和670各文件夹。之所以拷入这么多文件主要是保证文件类型的多样性，保证每种文件都有恢复的可能性。

　　http://www.it.com.cn/diy/sb/img/2010/03/12/14/0005m.jpg width=500 border=1 height=402>

　　测试之前还要检查一下Win7系统中TRIM指令是否真正有效，用户可以在命令行中输入如下指令：

　　fsutil behaviorquerydisabledeletenotify

　　如果返回的结果为0，那就意味着TRIM指令可用，如果返回结果是1则说明TRIM不可用，即便硬盘支持TRIM也没有用。需要注意的是，Windows表示TRIM可用与否并不代表它的实际工作状态，还有别的因素影响这个指令的工作，用户必须检测系统以确保TRIM指令可以正常工作。

　　准备工作完成之后我们就开始实际的测试，这一步没有什么特别的，就是ctrl+a全选文件然后确定删除，那么文件到底能否恢复？将会揭晓。

　　[3.实战数据恢复]

　　第一次的测试选择是的R-Studio数据恢复软件，结果如下：

　　http://www.it.com.cn/diy/sb/img/2010/03/12/14/0006m.jpg width=500 border=1 height=314>

　　http://www.it.com.cn/diy/sb/img/2010/03/12/14/0007m.jpg width=500 border=1 height=314>