Ανακτηση Δεδομένων SSD δίσκων

Solid State Drive – Ανάκτηση δεδομένων από SSD Δίσκους

Η DataRecall παρέχει την υπηρεσία ανάκτηση δεδομένων από SSD δίσκους. Πραγματοποιούμε ανάκτηση και επαναφορά αρχείων από SSD δίσκο με μεγάλη επιτυχία !

Παρέχει την υπηρεσία ανάκτησης δεδομένων για όλους τους SSD δίσκους και για λειτουργικά συστήματα που βασίζονται σε τεχνολογία NAND flash για όλους τους φορητούς υπολογιστές.

Στην σύγχρονη εποχή της τεχνολογίας και του διαδικτύου, αξιοπρόσκετη είναι η περίπτωση των ssd δίσκων. Ιδιαίτερος θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί ο τρόπος με τον οποίο γράφουν δεδομένα και σε μεγαλύτερο βαθμό ο τρόπος με τον οποίο διαγράφουν πληροφορίες. Στις παλιές καλές εποχές της μαγνητικής αποθήκευσης (striped magnetic recording), ο καθένας μπορούσε να διαγράψει αρχεία και παρέμενε σίγουρος ότι τα ίχνη των αρχείων του διατηρούνταν στο παρασκήνιο για κάποιο χρονικό διάστημα, συνήθως μέχρι την αντικατάσταση τους (μέσω της εγγραφής νέων δεδομένων). Αυτό δεν ισχύει για την περίπτωση των SSD.

Αυτή η μοναδικότητα των ssd δίσκων έγκειται στο γεγονός πως διαχειρίζονται με διαφορετικό τρόπο τα διαγραμμένα δεδομένα, καταστρέφοντας τα ίχνη των αρχείων αυτών με μη αναστρέψιμο τρόπο στο παρασκήνιο, ενώ παράλληλα εκτελούνται και άλλες διεργασίες. Για παράδειγμα, ενεργοποιώντας έναν υπολογιστή, ο οποίος διαθέτει ssd, και ενώ εσείς εκτελείτε διάφορες διεργασίες, ο ίδιος ο δίσκος συλλέγει τα ίχνη των ήδη διαγραμμένων αρχείων και τα καταστρέφει ολοκληρωτικά στο παρασκήνιο. Αυτό μπορεί να συμβεί ακόμη και αν συνδέσετε έναν ssd σε οποιονδήποτε η/υ μέσω ενός προγράμματος αποτροπής εγγραφής νέων πληροφοριών (write blocking). Ακόμη και σε περίπτωση κλωνοποίησης του ssd, διαγράφονται πλήρως τα ίχνη αυτά, ακόμη και αν τα πραγματικά δεδομένα ήταν ακόμα εκεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Επιπροσθέτως ένας SSD έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης από την αναγραφόμενη στο κουτί. Το 5 έως 15% της φυσικής χωρητικότητας αποθήκευσης προορίζεται για μια μη προσβάσιμη/επεξεργάσιμη τοποθεσία. Τυχόν δεδομένα που διαγράφονται από τον SSD, τα οποία στη συνέχεια καταστρέφονται από το λειτουργικό σύστημα μπορούν να πάνε κατευθείαν σε εκείνη την τοποθεσία, χωρίς καμία πιθανότητα πρόσβασης ή ακόμη και επεξεργασίας των στοιχείων αυτών. Μέχρι προσφάτως, ο μόνος τρόπος πρόσβασης σε διαγραμμένα δεδομένα ενός SSD ήταν η απομάκρυνση των τσιπ και η εκτέλεση μιας τεχνικά εντατικής, χρονοβόρας (αν μη τι άλλο πολύ ακριβής) ανάλυσης τους. Έπειτα από επικοινωνία με ένα ερευνητικό εργαστήριο ανάκτησης δεδομένων μάθαμε πως μια υπόθεση ενός SSD τεσσάρων τσιπ μπορεί να διεκπεραιωθεί σε διάστημα δύο εβδομάδων. Μας διευκρίνησαν, επίσης, ότι προτιμούν να αποφύγουν τους πρόσφατους SSD με δέκα τσιπ, και πως δεν ασχολούνται καθόλου με περιπτώσεις κρυπτογράφησης.

Σχετικά με την κρυπτογράφηση, μια πρόσφατη ανακάλυψη επισημαίνει ότι η ενσωματωμένη προστασία BitLocker των Windows τείνει να μεταβιβάζει την εργασία κρυπτογράφησης δεδομένων στον επεξεργαστή του SSD (σε αντίθεση με την κρυπτογράφηση στον ίδιο τον υπολογιστή χρησιμοποιώντας τον επεξεργαστή-CPU). Όπως διαπιστώθηκε στην έρευνα, πολλοί SSDs κάνουν την διαδικασία της κρυπτογράφησης ακόμη πιο εύκολη για τους καταναλωτές, διατηρώντας το κλειδί κρυπτογράφησης απροστάτευτο στα τσιπ αποθήκευσης τους.

Σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε για μια πρόσφατη εξέλιξη της διερεύνησης των SSD, η οποία μας επιτρέπει να αποφύγουμε την καταστροφή των δεδομένων στο παρασκήνιο και μας παρέχει πρόσβαση σε ολόκληρο το χώρο αποθήκευσης του δίσκου (συμπεριλαμβανομένων και των παραδοσιακά μη προσβάσιμων περιοχών). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί μια λειτουργία πρόσβασης στις εργοστασιακές ρυθμίσεις (factory access mode). Ωστόσο, προτού μιλήσουμε για τον τρόπο λειτουργίας μιας ενδεχόμενης πρόσβασης στις εργοστασιακές ρυθμίσεις, θα πρέπει να δούμε πρώτα πώς αποθηκεύουν οι SSD πληροφορίες, γιατί είναι τόσο εύκολο να καταστρέψουν τα δεδομένα και εξαιρετικά δύσκολο να τα ανακτήσουμε.

ΤΡΟΠΟΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΣΕ SSD ΔΙΣΚΟΥΣ

Σε αντίθεση με τους μαγνητικούς σκληρούς δίσκους που χρησιμοποιούν λίγο πολύ τη διαδοχική εγγραφή δεδομένων (bar fragmentation and bad sector remapping), οι SSD δίσκοι παραμερίζουν αυτόν τον τύπο γραμμικής εγγραφής δεδομένων. Αντιθέτως, οι πληροφορίες διαχωρίζονται σε μικροτερα τμήματα, τα οποία εγγράφονται ταυτοχρόνως σε διαφορετικά τσιπάκια NAND. Αυτή η παράλληλη εγγραφή δεδομένων αποτελεί την αιτία που καθιστά ταχύτερους τους SSD. Κατά κάποιο τρόπο πρόκειται για μια συστοιχία τύπου RAID 0 ενσωματωμένη σε τσιπάκια NAND, τα οποία βρίσκονται εγκατεστημένα σε μία μεμονομένη πλακετα (PCB).

Ακόμη και στην περίπτωση του φθηνότερου και πιο αργού SSD, ο οποίος διαθέτει ένα μόνο τσιπάκι NAND, είναι εξαιρετικά σπάνιο να γίνει γραμμική εγγραφή πληροφοριών. Ανατίθεται μία λογική διεύθυνση (logical address) σε κάθε φυσικό τμήμα (block) που διαθέτει το τσιπάκι, ώστε να παρέχει βοήθεια στον επεξεργαστή με την εξισορρόπηση φθοράς (wear levelling). Ως αποτέλεσμα, η ανάγνωση ενός τσιπ NAND μας αποδίδει ένα «παζλ» πληροφοριών, διαχωρισμένων σε διάφορα τμήματα και αναμεμειγμένων μεταξύ τους με τυχαίο τρόπο.

Οι SSD δίσκοι (και άλλα αντίστοιχου τύπου αποθηκευτικά μέσα) μεταφράζουν τις «διευθύνσεις» στα τσιπάκια NAND με σκοπό να εντοπίσουν τα κατεστραμμένα τμήματα (bad blocks) και να εξασφαλίσουν την εξισορρόπηση φθοράς. Κάθε τομέας (cell) NAND διαθέτει περιορισμένη διάρκεια ζωής. Οι κατασκευαστές SSD δίσκων κατηγοριοποιούν τους δίσκους στο πλαίσιο των 1000 έως 1500 κύκλων εγγραφής. Παράγοντες όπως η ενίσχυση εγγραφής επηρεάζουν με αρνητικό τρόπο την διάρκεια ζωής των SSD, ενώ οι SLC αλγόριθμοι μειώνουν τη φυσική φθορά των τομέων, ακόμη και αν ο αριθμός των εγγραφών είναι μεγαλύτερος. Η ανάκτηση δεδομένων από SSD δίσκο, είναι μια δύσκολη διαδικασία και αυτό θα πρέπει να τονιστεί.

Πραγματικά αξιοσημείωτο είναι το γεγονός πως η ανάκτηση ακόμη και ενός μόνο αρχείου θα ήταν εξαιρετικά δύσκολη χωρίς τη βοήθεια του επεξεργαστή ενός SSD δίσκου. Σε αυτή την περίπτωση, ακόμη και ο εξειδικευμένος τεχνικός θα έπρεπε να ανακατασκευάσει τον πίνακα «μετάφρασης», ώστε να μπορέσει να προσδιορίσει ποια τσιπάκια NAND, και σε ποιες ακριβώς τοποθεσίες διατηρούν τις πληροφορίες. Ο κάθε επεξεργαστής SSD διαθέτει και διαφορετικού τύπου πίνακα «μετάφρασης». Επιπροσθέτως, όσα περισσότερα τσιπ διαθέτει ένας SSD, τόσο μεγαλύτερος είναι και ο βαθμός δυσκολίας για την ανακατασκευή ενός πίνακα μετάφρασης.

Υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ κανονικών σκληρών δίσκων και δίσκων SSD, με την πιο σημαντική να είναι ότι ο SSD δεν έχει μηχανικά μέρη. Γενικά, πολλοί άνθρωποι οδηγούνται στο να πιστεύουν ότι τα δεδομένα τους είναι πολύ ασφαλέστερα σε έναν δίσκο SSD, από ό,τι σε ένα κανονικό δίσκο που αποτελείται από μηχανικά μέρη. Δυστυχώς αυτό δεν είναι ισχύει. Οι SSD δίσκοι είναι πιο ευάλωτοι σε βλάβες και επηρεάζονται εκεί που σε ορισμένες περιπτώσεις ένας κανονικός σκληρός δίσκος δεν θα είχε πρόβλημα!

Κάποια σφάλματα που μπορεί να εμφανιστούν αναφέρονται παρακάτω:

• Ξαφνική απώλεια ισχύος
• Μαγνητικά πεδία
• Υψηλή Τάση

Εκτός από αυτό, οι SSD δίσκοι έχουν ένα περιορισμένο αριθμό κύκλων εγγραφής, που μπορεί μελλοντικά να οδηγήσει σε βλάβη του σκληρού και να διακινδυνεύσει ή απώλεια πρόσβασης στα δεδομένα σας.Οι SSD δίσκοι έχουν ένα πολύ περίπλοκο σύστημα ελέγχου (controller), το οποίο βοηθά κατά πολύ να επεκταθεί η αξιοπιστία του και να αυξηθεί η ταχύτητά του. Ο ελεγκτής (controller) λειτουργεί σαν επεξεργαστής που εκτελεί firmware επιπέδου εντολές και είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες της απόδοσης του SSD. Ένα παράδειγμα βλάβης σε SSD δίσκο είναι όταν ένα chip χάνει την ικανότητά του να διατηρεί τα δεδομένα ή όταν τα δεδομένα παρουσιάσουν κάποιο σφάλμα το οποίο δεν μπορεί να διορθωθεί με το σύστημα διόρθωσης σφάλματος του SSD.

Τότε το chip αντικαθίσταται με ένα άλλο διαθέσιμο, όταν όμως φτάνουμε σε σημείο που οι αντικαταστάτες έχουν εξαντληθεί από πολλαπλά σφάλματα, η μονάδα SSD μπορεί να σταματήσει να λειτουργεί. Σε όλα τα μέσα αποθήκευσης που έρχονται στα εργαστήρια της DataRecall, είναι απαραίτητο να γίνεται μια καλή διάγνωση στη μονάδα SSD για να έχουμε καλή ιδέα για τα επόμενα βήματα που είναι απαραίτητα για να ολοκληρωθεί η ανάκτηση των δεδομένων σας από τη μονάδα. Μετά την ολοκλήρωση της διάγνωσης ενημερώνουμε άμεσα τους πελάτες μας για το κόστος της ανάκτησης. Όταν η αναφορά κόστους έχει εγκριθεί, ξεκινά αμέσως η διαδικασία ανάκτησης των δεδομένων.

Στους Solide state δίσκους δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για τα μηχανικά εξαρτήματα που φθείρονται με την πάροδο του χρόνου. Πρέπει να ανησυχείτε, ωστόσο, για τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα που συνήθως βγάζουν πρόβλημα. Οι πυκνωτές χαλάνε γρήγορα, η τροφοδοσία ρεύματος πολλές φορές είναι ανεπαρκής ή το τσιπ ελέγχου θα μπορούσε να βγάλει δυσλειτουργία σχετικά εύκολα.

Όλοι οι Τομείς είναι Ισάξιοι, αλλά κάποιοι είναι περισσότερο από άλλους

Το κόστος των ηλεκτρονικών συσκευών μειώνεται ολοένα και περισσότερο, γεγονός που το έχουμε συνηθίσει σε σημείο που να μην το διαπιστώνουμε πλέον. Οι SSD δίσκοι με χωρητικότητα αποθήκευσης που υπερβαίνει το ένα ή ακόμα και τα δύο terabyte δεδομένων βρίσκονται πλέον εντός των οικονομικών δυνατοτήτων του μέσου καταναλωτή, κάτι που δεν συνέβαινε τρία χρονια πριν για παράδειγμα.

Προκειμένου να παραχθούν SSD μέσα με μεγαλύτερη χωρητικότητα και χαμηλότερό κόστος, οι κατασκευαστές οδηγούνται στην τοποθέτηση περισσότερων τομέων στον ίδιο χώρο. Αυτό μειώνει το μέγεθος του κάθε εκάστοτε τομέα, το οποίο όμως επηρεάζει αρνητικά τη διάρκεια ζωής τους. Ως εναλλακτική λύση εφευρέθηκε ένας τρόπος αποθήκευσης περισσότερων πληροφοριών σε έναν τομέα. Ενώ το τσιπάκι NAND με SLC προδιαγραφές μπορεί να κρατήσει ένα κομμάτι πληροφοριών σε κάθε τομέα (cell), το NAND τσιπάκι τύπου MLC αποθηκεύει δύο δυαδικά ψηφία πληροφοριών. Οι περισσότεροι σημερινοί SSD δίσκοι βασίζονται στην τεχνολογία TLC και αποθηκεύουν τρία τμήματα πληροφοριών ανά τομέα, ενώ κάποιοι φθηνότεροι έχουν τη δυνατότητα αποθήκευσης τεσσάρων ψηφίων πληροφοριών στην ίδια τοποθεσία (QLC NAND). Κάθε επόμενη έκδοση μεγαλύτερης πυκνότητας κάνει τα τσιπάκια μνήμης NAND εξαιρετικά πιο αργά, και κυρίως λιγότερο αξιόπιστα σε σύγκριση με αντίστοιχα τσιπάκια χαμηλότερης πυκνότητας.

Όπως παρατηρεί κανείς, οι τομείς με προδιαγραφές TLC διαθέτουν τη χαμηλότερη ταχύτητα και αξιοπιστία. Προκειμένου να επιτευχθεί επιτάχυνση και βελτιστοποίηση της διάρκειας ζωής των εν λόγω SSD δίσκων, πολλοί κατασκευαστές προσδιορίζουν ένα τμήμα του χώρου αποθήκευσης ώστε να λειτουργεί με προδιαγραφές SLC. Οι τομείς αυτοί απαιτούν χαμηλότερη παροχή ρεύματος, φθείρονται λιγότερο και δέχονται εγγραφές πληροφοριών ταχύτερα από τα τμήματα της μνήμης που χρησιμοποιούν TLC τεχνολογία. Ο εκάστοτε επεξεργαστής ενός SSD διαθέτει λίστα των τομέων που χρησιμοποιούν τεχνολογία SLC. Παρ΄όλα αυτά, σε προσπάθεια ανάγνωσης αυτών των τμημάτων με άμεση πρόσβαση στο τσιπάκι, θα μας αποδόσουν άχρηστες πληροφορίες, ενώ θα αναμένουμε να λάβουμε τρία ψηφία πληροφοριών.

Κρυπτογράφηση:

Οι περισσότεροι SSD δίσκοι μεσαίας εμβέλειας, καθώς και όλοι καλύτερης ποιότητας παρέχουν τουλάχιστον μία ή και περισσότερες μεθόδους κρυπτογράφησης του περιεχομένου. Κάποιες κατηγορίες SSD δίσκων για εταιρική χρήση, κρυπτογραφούν εξ αρχής τα δεδομένα δίχως να έχει επίγνωση ο χρήστης. Σε αυτού του είδους τις περιπτώσεις, το κλειδί κρυπτογράφησης αποθηκεύεται «ανοικτά», ώστε να παρέχεται η δυνατότητα στον επεξεργαστή του δίσκου να το χρησιμοποιεί κατά τη διάρκεια αποκρυπτογράφησης πληροφοριών. Σε περίπτωση που ο ίδιος ο χρήστης προχωρήσει σε κρυπτογράφηση ενός δίσκου αυτής της κατηγορίας, ουσιαστικά γίνεται κρυπτογράφηση μόνο αυτού του «κλειδιού».

Ακόμη και σε περιπτώσεις που το κλειδί κρυπτογράφησης είναι αποθηκευμένο χωρίς κάποιου είδους προστασία, η εύρεση του χωρίς τη χρήση του επεξεργαστή είναι εξαιετικά δύσκολη αν όχι ακατόρθωτη.

Στην ουσία χρειαζόμαστε τον επεξεργαστή για την αντιμετώπιση και επιδιόρθωση των εκάστοτε σφαλμάτων, την «μετάφραση» και εξακρίβωση των τοποθεσιών, καθώς και την πιθανή κρυπτογράφηση.

Μερικές φορές γίνεται λόγος για τον αριθμό των κύκλων ανάγνωσης / εγγραφής που μπορεί να χειριστεί η μνήμη flash. Είναι αλήθεια ότι η μνήμη flash τελικά φθείρεται, αλλά η διαθέσιμη αντοχή είναι περισσότερο από επαρκής για τη χρήση των καταναλωτών. Μια τυπική μονάδα SSD θα μπορεί να διαρκέσει πάνω από μια δεκαετία, ακόμη και αν γράφετε 100 gigabytes δεδομένων ανά ημέρα.

Διαγραφή Δεδομένων – Η περίπτωση των SSD:

Θεωρείται ότι οι τομείς στα τσιπάκια NAND διατηρούν έναν περιορισμένο αριθμό λειτουργιών εγγραφής, γεγονός που απαιτεί την ύπαρξη εξειδικευμένων αλγορίθμων εξισορρόπησης φθορών (wear levelling algorithms). Ωστόσο, πέρα από τη χαμηλή διάρκεια ζωής, οι μνήμες NAND διαθέτουν μία πολύ συγκεκριμένη ιδιότητα. Σε έναν τομέα με κάποιο περιεχόμενο (non-empty), πρέπει να προηγηθεί η διαγραφή του για να είναι εφικτή η εγγραφή νέων πληροφοριών. Παρατηρούμε, λοιπόν, πως οι μνήμες τύπου NAND προσφέρουν ταχύτατη ανάγνωση πληροφοριών, αλλά αργούς ρυθμούς εγγραφής και διαγραφής δεδομένων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, πως στην περίπτωση που κάποιος θέλει να προχωρήσει σε εγγραφή δεδομένων σε κάποιον τομέα, ο οποίος ήδη περιέχει περιχόμενο, θα πρέπει να γίνει διαγραφή του τομέα, και μόνο τότε θα μπορέσει να δεχτεί τις νέες πληροφορίες. Ενώ η διαγραφή των τομέων NAND είναι ήδη μια πολύ αργή λειτουργία, δεν υπάρχει η δυνατότητα να διαγράψει κάποιος έναν ή δύο τομείς. Αντιθέτως θα πρέπει να ασχοληθεί με ολόκληρες σελίδες και τμήματα της μνήμης.

Ένας τομέας είναι μια βασική μονάδα για την αοθήκευση πληροφοριών. Αναλόγως τον τύπο της μνήμης (SLC, MLC, TLC ή QLC), και τον τρόπο λειτουργίας (π.χ. SLC προδιαγραφές σε μνήμες MLC, TLC ή QLC), ένας τομέας μπορεί να δεχθεί ένα ψηφίο (bit) δεδομένων (SLC memory), δύο ψηφία (MLC memory), τρία (TLC memory) ή τέσσερα (QLC memory). Για παράδειγμα, ένα Crucial MX550 SSD εξοπλισμένο με 3D TLC NAND μνήμη μπορεί να αποθηκεύσει 3 ψηφία δεδομένων σε κάθε τομέα του, εκτός εάν ορισμένα τμήματα του συνολικού χώρου αποθήκευσης του έχουν προσαρμοστεί σε λειτουργία SLC για επιτάχυνση της εγγραφής πληροφοριών. Η εγγραφή πληροφοριών σε τομείς τύπου TLC, οι οποίοι βρίσκονται σε λειτουργία SLC, δεν είναι μόνο ταχύτερη αλλά ασκεί πολύ λιγότερη πίεση στον εν λόγω τομέα, οπότε η συνολική διάρκεια ζωής του SSD μπορεί να βελτιωθεί παράλληλα με τις ταχύτητες εγγραφής.

Αυτό μας φέρνει σε μια άλλη ερώτηση. Μπορούμε να διαβάσουμε ή να γράψουμε δεδομένα από ή σε ένα μόνο τομέα; Δυστυχώς αυτό δεν είναι εφικτό.

Ιστορικά, τα σύνηθη αποθηκευτικά μέσα όπως οι παραδοσιακοί σκληροί δίσκοι προσέφεραν τομείς (sectors) 512 ψηφίων (512-bits) ως μια μικρότερη μονάδα δεδομένων στην οποία θα μπορούσε να γίνει εγγραφή και ανάγνωση δεδομένων. Συστήματα αρχείων, όπως το FAT ή το NTFS, διαβάζουν και γράφουν δεδομένα και σε τομείς. Τα πράγματα έχουν αλλάξει μετά την εμφάνιση των μνημών τύπου SSD. Για παράδειγμα η μνήμη NAND δεν χρησιμοποιεί τους παραδοσιακούς τομείς. Αντίθετα, λειτουργεί με σελίδες (pages) και πακέτα (blocks).

Μια σελίδα είναι το μικρότερο κομμάτι των δεδομένων που μπορείτε να διαβάσετε από ένα SSD. Συνήθως, μια μονάδα SSD μπορεί να διαβάσει μία σελίδα ανά κύκλο ρολογιού. Μία μόνο σελίδα περιέχει έναν ορισμένο αριθμό φυσικών byte (π.χ. 528, 2112, 4320, 8640, 9216, 18592 bytes και ούτω καθεξής). Εάν χρειάζεστε μόνο ένα byte δεδομένων, το SSD θα διαβάσει ολόκληρη τη σελίδα.

Κάθε σελίδα μπορεί να αποθηκεύσει 512, 2048, 4096, 8192 ή 16534 bytes δεδομένων. Όπως μπορείτε να δείτε, ο αριθμός των δεδομένων που μπορεί να αποθηκεύσει μια σελίδα διαφέρει από τον αριθμό των φυσικών byte. Τα επιπλέον byte χρησιμοποιούνται για τους δείκτες και τους κωδικούς διόρθωσης ECC της κάθε σελίδας. Αν συγκρίνουμε δύο μονάδες SSD με σελίδες που περιέχουν 8192 bytes δεδομένων, ίσως ανακαλύψουμε ότι το SSD1 χρησιμοποιεί 8640 φυσικά bytes ανά σελίδα ενώ το SSD2 έχει 9216 φυσικά bytes ανά σελίδα. Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο μονάδων SSD θα ήταν μόνο η ποσότητα διόρθωσης ECC που διαθέτει ο κάθε δίσκος.

Το θέμα πλέον είναι πως, ενώ μπορεί να γίνει ανάγνωση μόνο μίας σελίδας δεδομένων την εκάστοτε φορά, η εγγραφή ή διαγραφή δεδομένων γίνεται εξ αρχής σε ένα συγκεκριμένο αριθμό σελίδων ταυτόχρονα. Η ελάχιστη μονάδα για την εγγραφή (ή διαγραφή) δεδομένων ονομάζεται πακέτο (block). Κάθε πακέτο περιέχει έναν συγκεκριμένο αριθμό σελίδων. Ένας τυπικός SSD λειτουργεί με πακέτα που αποτελούνται από 64, 128, 256 ή ακόμα και 512 σελίδες.

Ο αριθμός των λειτουργιών εγγραφής που μπορούν να υποστηριχθούν από τις μνήμες NAND είναι περιορισμένος (και αρκετά μικρός), οπότε ο επεξεργαστής του SSD θα κάνει ό,τι είναι εφικτό για να ελαχιστοποιήσει την επαναχρησιμοποίηση των πακέτων που έχουν ήδη γραφτεί. Αυτό ακριβώς θα έκανε και ένας απλός SSD (χωρίς κρυφή μνήμη SLC) σε περίπτωση που γινόταν αλλαγή έστω και ενός μόνο ψηφίου (bit) δεδομένων.

1. Ο επεξεργαστής θα διαβάσει ένα μπλοκ δεδομένων από μνήμη NAND σε μνήμη RAM.
2. Το πακέτο της μνήμης NAND σημειώνεται ότι πρέπει να διαγραφεί (αναλόγως τον SSD και τον επεξεργαστή, ενδέχεται να διαγραφεί αργότερα στο παρασκήνιο).
3. Ο επεξεργαστής πραγματοποιεί τώρα την ζητούμενη αλλαγή στο πακέτο δεδομένων που είναι αποθηκευμένο στη μνήμη RAM.
4. Τέλος, το τροποποιημένο πακέτο θα γραφτεί σε μνήμη NAND. Ένα διαφορετικό σύνολο φυσικών τομέων θα χρησιμοποιηθεί για την εγγραφή νέων δεδομένων για τους σκοπούς της εξισορρόπησης φθοράς (wear levelling) και της ταχύτητας εγγραφής (δεδομένου ότι οι διαδικασίες διαγραφής είναι πολύ πιο αργές από αυτές της εγγραφής).

Κατά την εγγραφή δεδομένων, ο επεξεργαστής του SSD θα προσπαθήσει να επιλέξει πακέτα με τον ελάχιστο αριθμό επανεγγραφών. Στην πραγματικότητα αυτό σημαίνει ότι ο επεξεργαστή θα γράψει το ίδιο σύνολο δεδομένων σε διαφορετικό πακέτο. Προκειμένου τα πράγματα να φαίνονται σωστά για το λειτουργικό σύστημα, ο επεξεργαστής θα μετατοπίζει τη λογική διεύθυνση του πακέτου εν κινήσει. Το “νέο” πακέτο θα έχει μια συγκεκριμένη διεύθυνση, ενώ το “παλιό” πακέτο θα μετακινηθεί είτε στον αποθεματικό χώρο, είτε θα του εκχωρηθεί διαφορετική διεύθυνση. Στη συνέχεια, ο SSD θα διαγράψει το περιεχόμενο αυτού του πακέτου και θα αυξήσει την παράμετρο Erase Count.

Δεν υπάρχει στάνταρ διαδικασία που να σκοτώνει δίσκους ούτε υπάρχει μαγικό φίλτρο που θα τους προστατεύει. Καθώς οι SSD  δίσκοι παλιώνουν τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα φθείρονται και τελικά χαλάνε. Είναι τόσο απλό.

Ένας SSD δίσκος δεν δίνει συχνά προειδοποίηση πριν χαλάσει. Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα δεν αρχίζουν να φθείρονται φανερά ή να βγάζουν μικρό προβλήματα καθώς μεγαλώνουν. Δουλεύουν – και ξαφνικά σταματάνε να δουλεύουν.

Όταν ένας SSD δίσκος σταματήσει να λειτουργεί ξαφνικά, είναι κακά νέα. Το πρόβλημα είναι ότι οι μονάδες SSD είναι νέες και η ανάκτηση δεδομένων από αυτές δεν είναι σαν την ανάκτηση δεδομένων από μια απλή μονάδα δίσκου.

Εφεδρική Τοποθεσία Αποθήκευσης

Η φυσική χωρητικότητα ενός SSD είναι πάντα υψηλότερη από τον διαφημιζούμενο (και διαθέσιμο) χώρο αποθήκευσης του. Ενώ οι περισσότεροι σύγχρονοι δίσκοι SSD διατηρούν εφεδρικό το 5 έως 10 τοις εκατό της χωρητικότητας αποθήκευσης, ορισμένα μοντέλα έχουν σημαντικά υψηλότερο ποσοστό του συνολικού χώρου αποθήκευσης που δεν χρησιμοποιείται. Για παράδειγμα, η Crucial προσφέρει βασικές μονάδες δίσκων SSD της σειράς BX με αποθηκευτικό χώρο 480 GB, ενώ οι σειρές MX που διαθέτουν υψηλότερες τιμές διαφημίζουν χωρητικότητες 500 GB. Και τα δύο μοντέλα είναι πιθανό να χρησιμοποιούν εσωτερική χωρητικότητα 512 GB (χωρίς να λαμβάνουμε υπόψιν τους κωδικούς και τους δείκτες ECC, γεγονός που καθιστά ακόμη υψηλότερη τη φυσική χωρητικότητα). Δεδομένου ότι τα σημερινά τσιπάκια NAND κατασκευάζονται σε αυθαίρετα μεγέθη που δεν είναι αναγκαστικά πολλαπλάσια του δύο, το πραγματικό μέγεθος του τσιπ μπορεί να είναι π.χ. 8,7 GB αντί ακριβώς 8.

Η διαφορά οφείλεται στο μέγεθος της αποκαλούμενης εφεδρικής περιοχής. Τα επιπλέον πακέτα χρησιμοποιούνται για την εξισορρόπηση της φθοράς και ως εφεδρικά «ανταλακτικά», επιτρέποντας τον επεξεργαστή του SSD να επιλέγει γρήγορα ένα κενό πακέτο όταν χρειάζεται να προχωρήση σε επανεγγραφή ορισμένων δεδομένων.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα εφεδρικά πακέτα ενδέχεται να περιέχουν δεδομένα. Μόλις ο επεξεργαστής του SSD τοποθετήσει ένα πακέτο δεδομένων σε μια μη προσβάσιμη τοποθεσία, το πακέτο θα επισημανθεί ως κενό (“trimmed” – κομμένο). Τα κομμένα πακέτα θα βρίσκονται σε σειρά για τη διαδικασία συλλογής απορριμμάτων, η οποία λειτουργεί στο παρασκήνιο. Η διαδικασία συλλογής απορριμμάτων θα καθαρίσει ουσιαστικά το περιεχόμενο των «κομμένων» πακέτων πληροφοριών. Η διαδικασία δεν λειτουργεί στιγμιαία. Ενδέχεται να χρειαστεί κάποιο χρονικό διάστημα για να ολοκληρωθεί, αναλόγως τον αριθμό των πακέτων δεδομένων που βρίσκονται ήδη στην διαδικασία, τον τύπο και την ταχύτητα της μνήμης NAND. Ορισμένοι δίσκοι SSD ενδέχεται να χρειαστούν έως και 15 λεπτά για να τελειώσουν τις διαδικασίες καθαρισμού των πακέτων. Έχουν παρατηρηθεί επίσης δίσκοι SSD που δεν καθαρίζουν ποτέ το περιεχόμενο των εφεδρικών πακέτων εξαιτίας σφαλμάτων λογισμικού (αυτός είναι, ιδίως, ο λόγος για τον οποίο τα περισσότερα πρότυπα καταστροφής στρατιωτικών δεδομένων απαιτούν τη φυσική καταστροφή των μέσων αποθήκευσης, σε αντίθεση με μεθόδους λογισμικού).

 

 

Πλήρης Καταστροφή Δεδομένων των SSD (Wiping)

Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι κανένας δεν μπορεί να σταματήσει εύκολα έναν δίσκο SSD από την ολοκλήρωση της διαδικασίας καταστροφής (wiping) δεδομένων που λειτουργεί στο παρασκήνιο. Εάν μία σειρά πακέτων δεδομένων επισημανθεί ως «κομμένη» (trimmed), ακόμη και αν ο δίσκος SSD αποσυνδεθεί αμέσως, η διαδικασία συλλογής απορριμμάτων θα επαναληφθεί κατά τη στιγμή της επόμενης ενεργοποίησης του. Οι συσκευές αποκλεισμού εγγραφής τύπου SATA δεν μπορούν να επηρεάσουν αυτή τη διαδικασία, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποτροπή της συλλογής απορριμμάτων στο παρασκήνιο.

Σε περίπτωση που κάποιος επιθυμεί να διαβάσει το περιεχόμενο ορισμένων “κομμένων” πακέτων, το αποτέλεσμα εξαρτάται από μια συγκεκριμένη εφαρμογή του “Read After Trim”. Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικοί τρόποι ανάγνωσης πληροφοριών από “κενά” πακέτα:

1. Non-deterministic Trim: απροσδιόριστη. Κατά την ανάγνωση ενός “κομμένου” πακέτου, ο επεξεργαστής του SSD μπορεί να επιστρέψει τα πραγματικά δεδομένα, όλα τα μηδενικά ή κάτι άλλο (SATA Word 169 bit 0). Είναι επίσης ενδιαφέρον ότι το αποτέλεσμα μπορεί να διαφέρει μεταξύ των προσπαθειών ανάγνωσης. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σπάνια από αξιόπιστους κατασκευαστές SSD. Ωστόσο, σειρές δίσκων SSD που έχουν ιδιαίτερα χαμηλή τιμή ή βρίσκονται σε έκπτωση ενδέχεται να διαθέτουν ακόμη την συγκεκριμένη λειτουργία.
2. DeterministicReadAfterTrim (DRAT): Ο επεξεργαστής του SSD επιστρέφει πάντα μια προκαθορισμένη τιμή κατά την ανάγνωση των “κομμένων” πακέτων, ανεξάρτητα από το πραγματικό περιεχόμενό τους. Η τιμή θα μπορούσε να είναι όλα μηδενικά, αλλά θα μπορούσε να είναι κάτι άλλο (SATA Word 69 bit 14). Αυτή είναι η πιο κοινή μέθοδος που χρησιμοποιείται στους δίσκους SSD ευρείας παραγωγής.
3. DeterministicZeroesAfterTrim (DZAT): όλα τα “κομμένα” πακέτα θα αναγνωστούν αμέσως ως μηδενικά ανεξάρτητα από το πραγματικό τους περιεχόμενο (SATAWord 69 bit 5). Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται συνήθως σε δίσκους SSD προορισμένους για επιχειρήσεις. Οι περισσότεροι κατασκευαστές NAS απαιτούν αυτή τη λειτουργία εάν κάποιος θέλει να δημιουργήσει ένα Σύστημα RAID χρησιμοποιώντας SSD δίσκους.

Πρακτικά, οι λειτουργείες DRAT και τα DZAT εμποδίζουν αποτελεσματικά την πρόσβαση σε πραγματικά δεδομένα αμέσως μετά την έκδοση της εντολής κατακερματισμού (trimming). Ακόμη και αν ο δίσκος SSD έχει μορφοποιηθεί με το Quick Format (Ταχεία Διαμόρφωση), όλο το περιεχόμενό του θα γίνει αμέσως μη προσβάσιμο, γεγονός που αποτελλεί τεράστια απόκλιση από την λειτουργία που παρατηρείται μη κρυπτογραφημένους, μαγνητικούς σκληρούς δίσκους. Δεν θα υπήρχε κανένας τρόπος για να αποκτήσει κάποιος πρόσβαση στα δεδομένα των “κομμένων” πακέτων, ούτε κάποιος τρόπος να αποτραπεί η συλλογή απορριμμάτων στο παρασκήνιο, η οποία καταστρέφει πλήρως τα στοιχεία που εξακολουθούν να είναι αποθηκευμένα σε “κενά” πακέτα.

Όπως συμβαίνει με οποιοδήποτε κατασκευασμένο προϊόν, τα ελαττώματα των υλικών μπορούν να επηρεάσουν τη μακροζωία και την αξιοπιστία ενός SSD. Οι πυκνωτές, τα τσιπ ελέγχου και τα τροφοδοτικά πρέπει να λειτουργούν αξιόπιστα για να συνεχίσουν να λειτουργούν τα SSD καθώς είναι κοινά σημεία αποτυχίας.

Ζωή Μετά την Περικοπή: Η Λειτουργία Εργοστασιακής Πρόσβασης στους SSD

Μέχρι πρoσφάτως, οι ειδικοί ανάκτησης δεδομένων αναγκάζονταν να ακολουθήσουν μια από τις δύο στρατηγικές εξόρυξης. Χρησιμοποιώντας την πρώτη στρατηγική, οι ειδικοί αντιμετώπιζαν τους δίσκους SSD παρομοίως με τους μαγνητικούς σκληρούς δίσκους, γεγονός που καθιστούσε τα διαγραμμένα δεδομένα απρόσιτα. Διαβάστε ακόμα περισσότερα για την ανάκτηση δεδομένων από σκληρό δίσκο.

Η άλλη στρατηγική (ανάλυση τσιπ) θα απαιτούσε την αφαίρεση των τσιπ της μνήμης NAND από την PCM πλακέτα και την εκτέλεση μιας εντατικής καιχρονοβόρας ανάλυσης. Η ανάλυση ενός SSD με μόλις τέσσερα τσιπάκια ενδέχεται να διαρκέσει έως και δύο εβδομάδες, ενώ οι δίσκοι των 10 τσιπ θα είναι σχεδόν αδύνατο να επεξεργαστούν.

Η αποστολή ενός δίσκου SSD στον εκάστοτε κατασκευαστή για ανάκτηση δεδομένων είναι σπάνια περίτωση, ωστόσο τεχνικά αυτό θα ήταν η βέλτιστη στρατηγική καθώς οι κατασκευαστές διαθέτουν τη δυνατότητα πρόσβασης στις εργοστασιακές ρυθμίσεις των δίσκων.

Τα μέσα αποθήκευσης “στερεάς κατάστασης” (solid-state media) με ενσωματωμένους επεξεργαστές (που περιλαμβάνουν μονάδες SSD, μονάδες USB flash, τσιπάκια eMMC, ακόμη και κάρτες SD) έχουν διάφορους τρόπους λειτουργίας. Εξ ορισμού χρησιμοποιούν την βασική λειτουργία (“standard” mode), στην οποία μπορούν να διαβαστούν και να εγγραφούν δεδομένα (read and write data), να περικοπούν πακέτα (trimming) ή να διαμορφωθούν διαμερίσματα (format). Ωστόσο, όλες οι συσκευές αποθήκευσης αυτού του τύπου διαθέτουν επίσης μια ειδική κατάσταση πρόσβασης που αποκαλείται συχνά “εργοστασιακή πρόσβαση” ή απλά “εργοστασιακή λειτουργία”. Σε αυτή τη λειτουργία, οι κατασκευαστές ενεργοποιούν τον επεξεργαστή, ανεβάζουν το λογισμικό (firmware), εξετάζουν τη μνήμη NAND και δημιουργούν καταλόγους των προβληματικών πακέτων. Στη λειτουργία πρόσβασης εργοστασιακών ρυθμίσεων, οι κατασκευαστές έχουν άμεση πρόσβαση στις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στα τσιπάκια NAND συμπληρωμένες με όλες τις πληροφορίες υπηρεσίας. Ο τρόπος εργοστασιακής πρόσβασης είναι ενσωματωμένος σε κάθε υπάρχουσα μονάδα SSD, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που συναρμολογούνται σε εργοστασιακούς χώρους από ανακυκλωμένα μέρη.

Στη λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης, ένας SSD μπορεί να εκτελεί εντολές χαμηλού επιπέδου που αποστέλλονται μέσω της διασύνδεσης ATA (ή USB, PCI-E ή οποιασδήποτε άλλης διασύνδεσης διαθέτει). Επιπλέον έχει τη δυνατότητα να εκτελέσει μια σειρά διεργασιών, τις οποίες δεν μπορεί να κάνει ενώ βρίσκεται σε κανονική λειτουργία.

Η λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης υπάρχει για κάποιο λόγο. Στους μαγνητικούς σκληρούς δίσκους, ο τρόπος εργοστασιακής πρόσβασης χρησιμοποιείται για τη διάγνωση βλαβών χαμηλού επιπέδου, επιτρέποντας στους κατασκευαστές να αποκαλύψουν εγκαιρως κατασκευαστικά ελαττώματα. Σε αποθηκευτικά μέσα τύπου SSD, η εργοστασιακή λειτουργία χρησιμοποιείται για την ανίχνευση σφαλμάτων δυαδικών ψηφίων στους τομείς της μνήμης NAND. Χρησιμοποιείται επίσης και από πολλούς κατασκευαστές για την παροχή υπηρεσιών ανάκτησης δεδομένων όταν οι πελάτες αποστέλλουν τους δίσκους. Τέλος, η λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης χρησιμοποιείται για τη φόρτωση λογισμικού (firmware upload) και για τη δημιουργία τομέων υπηρεσιών όπως είναι οι πίνακες χαρτογράφησης διευθύνσεων κατά την εκκίνηση του δίσκου.

 

Κατασκευαστές που Χρησιμοποιούν τη Λειτουργεία Εργοστασιακών Ρυθμίσεων

Η λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης χρησιμοποιείται από όλους τους κατασκευαστές SSD. Στην πραγματικότητα, οι κατασκευαστές μονάδων flash USB, τσιπ eMMC, κάρτες SD και άλλων τύπων “έξυπνων” μέσων αποθήκευσης, τα οποία είναι εφοδιασμένα με μικροεπεξεργαστές, χρησιμοποιούν τη λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης για να προγραμματίζουν, να δοκιμάζουν και να ενεργοποιούν τις συσκευές αποθήκευσης. Ακόμη και οι κατασκευαστές που συναρμολογούν τους δίσκους τους από επιμέρους εξαρτήματα (όπως ο δημοφιλής επεξεργαστής Phison PS2251-07) έχουν πρόσβαση στην εργοστασιακή λειτουργία. Η λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης είναι ενσωματωμένη σε όλες τις μονάδες SATA, NVME, USB και άλλες τύπου δίσκους SSD.

 

Χαρακτηριστικά της λειτουργίας εργοστασιακής πρόσβασης

Η λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης ανοίγει μια σειρά δυνατοτήτων που δεν είναι διαθέσιμες στους απλούς χρήστες. Τα ακόλουθα χαρακτηριστικά παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους ειδικούς ανάκτησης δεδομένων:

• Ανάγνωση ανεπεξέργαστων δεδομένων από φυσικά πακέτα (blocks) δεδομένων. Τα πακέτα επιστρέφονται με την αληθινή έννοια του “ακατέργαστου”, συμπληρωμένα με πληροφορίες κωδικοποίησης και διορθώσεις δεδομένων ECC. Αυτό είναι το πλησιέστερο που μπορεί να φτάσει στην ανάλυση τσιπ (chip-off analysis) χωρίς να τραβήξει πραγματικά τα τσιπ. Να σημειωθεί πως τα κρυπτογραφημένα δεδομένα δεν αποκρυπτογραφούνται σε αυτή τη λειτουργία ακόμα κι αν το κλειδί κρυπτογράφησης μέσων δεν είναι κρυπτογραφημένο.
• Ανάγνωση ενός πακέτου λογικών δεδομένων (logical data block). Αυτό περιλαμβάνει τις απαραίτητες διαδικασίες αποκωδικοποίησης, συμπεριλαμβανομένων του διαχωρισμού σελίδων και πακέτων, της μετατροπής των κωδικοποιημένων σελίδων και των διορθώσεων ECC. Επιπλέον, οι δίσκοι SSD που διαθέτουν κρυπτογράφηση υλικού θα αποκρυπτογραφήσουν τα κρυπτογραφημένα δεδομένα (εάν χρησιμοποιηθεί το κλειδί κρυπτογράφησης). Με άλλα λόγια, αυτός είναι ο ευκολότερος τρόπος για να διαβάσετε τα δεδομένα από ένα SSD, συμπεριλαμβανομένων των κομμένων και εφεδρικών πακέτων.
• Για κρυπτογραφημένους δίσκους SSD: Γίνεται αναζήτηση του τμήματος που περιέχει το κλειδί κρυπτογράφησης πολυμέσων. Ενώ η κρυπτογράφηση SSD είναι πέρα από το αντικείμενο αυτού του άρθρου, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ορισμένες μέθοδοι κρυπτογράφησης (όπως η έκδοση των Windows 10 του BitLocker) χρησιμοποιούν τις ενσωματωμένες δυνατότητες κρυπτογράφησης των SSD σε αντίθεση με την κρυπτογράφηση δεδομένων χρησιμοποιώντας τον επεξεργαστή του η/υ (CPU). Ως αποτέλεσμα, ένας ειδικός μπορεί να είναι σε θέση να εντοπίσει το κλειδί κρυπτογράφησης BitLocker και να αποκρυπτογραφήσει τα δεδομένα χωρίς να εκτελέσει μακρά επίθεση.
• Παροχή πρόσβασης στα πακέτα πληροφοριών της εφεδρικής περιοχής καθώς και στα πακέτα που βρίσκονται εκτός των τοποθεσιών που ορίζονται από τον πίνακα μετάφρασης (Μετασχηματισμένα, Μετατοπισμένα και Δεσμευμένα πακέτα πληροφοριών).
• Πρόσβαση σε “έξυπνες” εγγραφές.
• Πρόσβαση στις περιοχές του συστήματος που περιέχουν το λογισμικό (firmware) του SSD και τους πίνακες μετάφρασης.
• Ανάγνωση των περιοχών του συστήματος και αποθήκευση τους για μετέπειτα ανάλυση.
• Εκκίνηση του SSD σε ένα διαφορετικό λογισμικό (firmware) τοποθετώντας το μικροπρόγραμμα στην μνήμη RAM του επεξεργαστή και χρήση ενός διαφορετικού πίνακα μετάφρασης (π.χ. εάν ο αρχικός πίνακας μετάφρασης είναι κατεστραμμένος ή δυσανάγνωστος).

Για τους ειδικούς της ανάκτησης δεδομένων, δύο πρόσθετα χαρακτηριστικά μπορούν να παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Κατ ‘αρχάς, μπορεί να γίνει προσωρινή απενεργοποίηση των διεργασιών του επεξεργαστή, όπως η συλλογή απορριμμάτων, η εξισορρόπηση φθοράς και ο επαναπροσδιορισμός των διευθύνσεων/τοποθεσιών, οι οποίες λειτουργούν στο παρασκήνιο. Αυτό αποτρέπει αποτελεσματικά τους SSD από την καταστροφή των πληροφοριών στο παρασκήνιο. Δεύτερον, μπορεί κανείς να αποκτήσει πρόσβαση σε δεδομένα που είναι αποθηκευμένα σε τμήματα δίχως διεύθυνση τοποθεσίας (εφεδρικήπεριοχή, αποθεματικός χώρος κλπ.). Αυτό επιτρέπει την πρόσβαση στα πρόσφατα διαγραμμένα δεδομένα.

Οι δίσκοι SSD βασίζονται στην εντολή περικοπής (Trim) για να βελτιώσουν την απόδοση της εγγραφής, διαγράφοντας προληπτικά πακέτα πληροφοριών που δεν χρησιμοποιούνται πλέον για τη διατήρηση σημαντικών δεδομένων. Όταν ένα αρχείο διαγράφεται ή εάν ο χώρος στο δίσκο είναι διαθέσιμος με διαφορετικό τρόπο (π.χ., γίνεται διαμόρφωση στον δίσκο), η εντολή περικοπής (Trim) επιτρέπει στον επεξεργαστή του SSD να απελευθερώσει τα αχρησιμοποίητα πακέτα πληροφοριών (blocks). Γίνεται, δηλαδή, προγραμματισμός των απελευθερωμένων πακέτων ώστε να υποβάλλονται σε επεξεργασία από τον ενσωματωμένο συλλέκτη σκουπιδιών του δίσκου. Μπορεί επίσης να τους δοθεί μία νέα διεύθυνση στον φυσικό αποθηκευτικό χώρο ή να τοποθετηθούν στον αποθεματικό χώρο. Είναι σημαντικό όμως να γνωρίζουμε πως η ίδια η εντολή της περικοπής (Trim) δεν διαγράφει δεδομένα. Αντιθέτως η διαδικασία συλλογής σκουπιδιών ευθύνεται για το αποτέλεσμα.

Τα απελευθερωμένα πακέτα δεδομένων μπορούν να διατηρήσουν τα αρχικά τους δεδομένα για μια ορισμένη χρονική περίοδο. Ο χρόνος που μπορούν να διατηρούν αυτά τα πακέτα τα αρχικά τους δεδομένα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, οι οποίοι κυμαίνονται από το τρέχον φορτίο του SSD έως το μοντέλο του επεξεργαστή του, το λογισμικό του (firmware) και τις μεταβλητές προτεραιότητες που ορίζει ο κατασκευαστής για κάθε συγκεκριμένο μοντέλο. Η συλλογή απορριμμάτων στο παρασκήνιο καταναλώνει πόρους. Οι SSD δίσκοι που δίνουν προτεραιότητα στη συλλογή απορριμμάτων σε σχέση με τις εργασίες ανάγνωσης / εγγραφής παρουσιάζουν προσωρινή μείωση της απόδοσης αυτών των διεργασιών. Από την άλλη πλευρά, οι SSD που δίνουν προτεραιότητα στην τρέχουσα ανάγνωση και εγγραφή δεδομένων, έναντι της συλλογής απορριμμάτων παρουσιάζουν μεγάλες καθυστερήσεις μεταξύ του χρόνου που έχει περικοπεί (trimming) το εκάστοτε πακέτο πληροφοριών και του χρόνου που πραγματικά διαγράφεται. Αυτή η ποικιλία μπορεί να καταστήσει δυνατή την απόσπαση πληροφοριών από τα κομμένα πακέτα πληροφοριών πολύ καιρό μετά την απελευθέρωσή τους.

 

Χρησιμοποιώντας τη λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης για την εξαγωγή δεδομένων

Η λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης μπορεί και ενδείκνυται να χρησιμοποιηθεί για κλωνοποίηση (imaging) μέσων αποθήκευσης τύπου SSD (solid state media). Αυτός είναι ο μόνος τρόπος που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι ειδικοί για να εξάγουν πληροφορίες από μονάδες SSD χωρίς τον κίνδυνο απώλειας πληροφοριών λόγω της οριστικής καταστροφής τους στο παρασκήνιο (wiping) και επίσης είναι ο μόνος τρόπος που επιτρέπει την πρόσβαση σε πακέτα πληροφοριών, τα οποία βρίσκονται στον εφεδρικό αποθηκευτικό χώρο (δίχως περιθώρια ανάγνωσης υπό κανονικές συνθήκες). Η χρήση της λειτουργίας εργοστασιακής πρόσβασης είναι ευκολότερη (και ουσιαστικά λιγότερο δαπανηρή) σε σύγκριση με τη διαδικασία εξωτερικής ανάλυσης τσιπ (chip-off analysis), ειδικά εάν κάποιος κλωνοποιεί (imaging) μια κρυπτογραφημένη συσκευή.

Υψίστης σημασίας είναι το γεγονός πως δεν υπάρχουν καθιερωμένα πρότυπα για την πρόσβαση σε πληροφορίες κατά τη λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης. Δεν υπάρχει καθολική μέθοδος μετατροπής μιας δεδομένης μονάδας SSD σε κατάσταση εργοστασιακής πρόσβασης, καθώς επίσης δεν υπάρχει συγκεκριμένο σύνολο εντολών που να είναι διαθέσιμο σε περιπτώσεις εργοστασιακής λειτουργίας για όλα τα μοντέλα και τους κατασκευαστές. Η λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης είναι ελάχιστα τεκμηριωμένη. Σε πολλές περιπτώσεις, η λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης είναι διαθέσιμη μόνο στα μεγαλύτερα εξουσιοδοτημένα κέντρα εξυπηρέτησης κάθε κατασκευαστή.

Σε γενικές γραμμές, η κλωνοποίηση ενός SSD μέσω λειτουργίας εργοστασιακής πρόσβασης απαιτεί τα ακόλουθα βήματα.

1. Αποτροπή του επεξεργαστή ενός SSD να ενεργοποιηθεί στην κανονική κατάσταση λειτουργίας (standard mode) εμποδίζοντας την πρόσβαση του στα τσιπάκια της μνήμης NAND. Αυτό αποτρέπει τον επεξεργαστή από τη φόρτωση του λογισμικού (firmware) και εξασφαλίζει ότι καμία διαδικασία παρασκηνίου δεν μπορεί να καταστρέψει στοιχεία.
2. Αλλαγή της μονάδας SSD σε κατάσταση εργοστασιακής πρόσβασης.
3. Ανάγνωση του λογισμικού (firmware) που διαθέτει ο SSD και των περιοχών συστήματος. Εάν είναι απαραίτητο, γίνεται ανακτασκευή των φθαρμένων πινάκων μετάφρασης (translation tables).
4. Φόρτωμα του μικροκώδικα (microcode upload) στη μνήμη RAM του επεξεργαστή του SSD. Μετέπειτα φόρτωμα των πινάκων μετάφρασης και άλλων δεδομένων συστήματος.
5. Εκκίνηση του επεξεργατή στον κώδικα της μνήμης RAM.
6. Χρήση των λειτουργιών εργοστασιακής πρόσβασης για πρόσβαση στις πληροφορίες της μονάδας SSD.

Κάθε μονάδα SSD (ή, μάλλον, κάθε επεξεργαστής SSD) χρησιμοποιεί διαφορετική ακολουθία για την ενεργοποίηση της εργοστασιακής λειτουργίας. Πριν μπορέσει η μονάδα SSD να μεταβεί σε κατάσταση εργοστασιακής πρόσβασης (γνωστή και ως εργοστασιακή λειτουργία, ασφαλής λειτουργία, λειτουργία ανάκτησης κ.λπ.), πρέπει κάποιος πρώτα να βεβαιωθεί ότι ο επεξεργαστής του SSD δεν ξεκινά σε κανονική λειτουργία όταν είναι ενεργοποιημένος. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί αποκλείοντας την πρόσβαση στα τσιπάκια της μνήμης NAND που περιέχουν το λογισμικό (firmware) του SSD και τις περιοχές συστήματος. Κάποιος μπορεί να αποκλείσει την πρόσβαση σε μάρκες NAND με βραχυκύκλωμα των ακροδεκτών (service pins) στην πλακέτα (PCB).

Η παρεμπόδιση της πρόσβασης στα τσιπάκια NAND μπορεί επίσης να βοηθήσει στην εκκίνηση μιας κατεστραμμένης μονάδας SSD με φθαρμένους πίνακες μετάφρασης (corrupted translation tables). Εάν ο πίνακας μετάφρασης είναι κατεστραμμένος, ο SSD ενδέχεται να εισέλθει σε έναν επαναλαμβανόμενο κύκλο ενεργοποίησης (bootloop), παραδείγματος χάριν «εισαγωγή μικροκώδικα>σφάλμα>επαναφορά> εισαγωγή μικροκώδικα>σφάλμα>……και ούτω καθεξής» (“load microcode> error> reset> load microcode> error …”). Εάν ένας κατεστραμένος SSD βρίσκεται σε κατάσταση επαναλαμβανόμενου κύκλου ενεργοποίησης (bootloop) δεν θα δεχτεί την εντολή εισαγωγής σε λειτουργία εργοστασιακής πρόσβασης λόγω υπερφόρτωσης (100% load).

Βασικό στατιστικό στοιχείο για τους περισσότερους SSD είναι ο αναμενόμενος αριθμός κύκλων ανάγνωσης / εγγραφής στους οποίους έχει βαθμολογηθεί η μνήμη flash. Ο αριθμός αυτός υπολογίζει την αντοχή των εξαρτημάτων αποθήκευσης και δίνει μια αναμενόμενη διάρκεια ζωής για τον οδηγό. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι καταναλωτές θα πρέπει να περιμένουν τουλάχιστον μια δεκαετία μέσης χρήσης πριν ξεπεραστεί η αντοχή ανάγνωσης / ανάγνωσης ενός δίσκου και σε ορισμένες περιπτώσεις πολλά ακόμη χρόνια.

Όπως συμβαίνει με όλα τα εξαρτήματα του υπολογιστή, η φθορά θα προκαλέσει βλάβη. Η καλύτερη πορεία δράσης είναι να έχετε ένα κατάλληλο σχέδιο δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας και να ακολουθείτε τις βέλτιστες πρακτικές όταν προσπαθείτε να ανακτήσετε μια αποτυχημένη μονάδα δίσκου.

Εάν αποτύχει μια μονάδα SSD, δεν μπορεί να κάνει πολλά πράγματα ο χρήστης, για να ανακτήσει τα δεδομένα του. Το πρώτο σας βήμα θα ήταν να χρησιμοποιήσετε ένα αξιοπρεπές λογισμικό αποκατάστασης στοιχείων όπως τα OnTrack EasyRecovery ή Wondershare Data Recovery, αλλά ούτε εδώ η επιλογή είναι δωρεάν.

Η πρόγνωση είναι χειρότερη για δίσκους που χρησιμοποιούν το TRIM, το οποίο θεωρείται συνήθως απαραίτητο για τους καταναλωτές σκληρών δίσκων. Το TRIM λειτουργεί για να κρατήσει τα δεδομένα στο SSD σας οργανωμένα έτσι ώστε να είναι εύκολη και γρήγορη η πρόσβαση, αλλά το μειονέκτημα είναι ότι το TRIM διαγράφει επιθετικά τα αρχεία στη διαδικασία.

Αν δεν μπορείτε να ανακτήσετε τα δεδομένα μόνοι σας, θα χρειαστεί να βασιστείτε σε μια υπηρεσία ανάκτησης δεδομένων όπως τη Datarecall International. 

H αλήθεια είναι ότι η ανάκτηση δεδομένων σε έναν σκληρό δίσκο που χάλασε οριστικά είναι δύσκολη και δαπανηρή. Τα βήματα που κάνατε πριν από την οριστική αποτυχία ενός SSD δίσκου είναι πιο αποτελεσματικά από τα βήματα που ακολουθείτε μετά.

Ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται συνήθως για την ανίχνευση δίσκων που μπορεί να αποτύχουν είναι το S.M.A.R.T, ένα σύστημα αυτο-παρακολούθησης που αναζητά σφάλματα. Μια μελέτη της Google κατέληξε στο συμπέρασμα ότι “οι παράμετροι SMART από μόνες τους είναι απίθανο να είναι χρήσιμες για την πρόβλεψη μεμονωμένων βλαβών της μονάδας δίσκου.” Ενώ οι δίσκοι που ανέφεραν κάποιο σφάλμα ήταν πολύ πιο πιθανό να αποτύχουν από αυτούς που δεν το έκαναν.

Δεδομένου ότι δεν μπορείτε να προβλέψετε πότε μια μονάδα δίσκου αν θα χαλάσει, θα πρέπει να αντιμετωπίζετε τη μονάδα SSD σαν να είναι έτοιμη να βγάλει πρόβλημα. Δημιουργήστε αντίγραφα ασφαλείας δεδομένων αρκετά συχνά. Προτείνω να διαβάσετε το άρθρο μας σχετικά με τις καλύτερες λύσεις δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας για περισσότερες πληροφορίες.

Οι μονάδες SSD δεν φαίνεται να είναι πολύ πιο αξιόπιστες από τους μηχανικούς σκληρούς δίσκους (τουλάχιστον για τα πρώτα τους χρόνια ζωής) και είναι επίσης δύσκολο να ανακτηθούν δεδομένα.

Στα εργαστήρια της DataRecall η εκτεταμένη έρευνά μας σχετικά με το θέμα του SSD μας έχει δώσει πλεονέκτημα στην παροχή λύσεων για τους πελάτες μας. Αρχικά, με προσπάθεια επισκευής της ηλεκτρονικής πλακέτας του SSD δίσκου αν αυτό είναι εφικτό και αν όχι, με μια προηγμένη διαδικασία ανάκτησης χρησιμοποιώντας διαδικασία ανοικοδόμησης των NAND chips, ξεκινώντας με την εξαγωγή του NAND chip από την πλακέτα του δίσκου και την αποκωδικοποίησή του, διαδικασία η οποία διαρκεί αρκετό χρόνο και έχει υψηλό επίπεδο δυσκολίας. Όταν τελειώσει η διαδικασία και τα δεδομένα έχουν εξαχθεί, τα ελέγχουμε για την επιβεβαίωση της ποιότητάς τους.

Συμπέρασμα

Η διερεύνηση των δίσκων SSD είναι ένα εν εξελίξει θέμα. Ενώ οι κατασκευαστές SSD αυξάνουν τις πυκνότητες αποθήκευσης και εφαρμόζουν μη τετριμμένες μεθόδους για τη ρύθμιση της φθοράς, της προσωρινής αποθήκευσης και της επιτάχυνσης εγγραφής, οι ειδικοί ανάκτησης δεδομένων αρχίζουν να χρησιμοποιούν νέες μεθόδους για την κλωνοποίηση μέσων αποθήκευσης τύπου SSD (solid state media). Σε αυτό το άρθρο, συζητήσαμε τη δυνατότητα χρήσης της λειτουργίας εργοστασιακής πρόσβασης για κλωνοποίηση μονάδων SSD.

Επικοινωνήστε μαζί μας για να βρούμε την λύση στο πρόβλημα του SSD δίσκου σας.