删除无法恢复？谈SSD固态硬盘数据恢复

2010-9-15 10:42| 发布者: 蝴蝶| 查看: 21581| 评论: 50|原作者: Rob Williams

摘要: 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 ...

注：SSD/" target="_blank" class="relatedlink">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。硬盘基地INTOHARD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$2000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。

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。

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。

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79,873,675,264 byte，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。

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 behavior query disabledeletenotify[NextPage] 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?下一页将会揭晓。

[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：

SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题 SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题
左: Non-TRIM - 右: TRIM-Enabled

刚一看到支持TRIM指令的硬盘上也是大片粉红色（意味着有文档可恢复）笔者也很受打击，以为自己的推论是错误的，不过仔细检验之后结果又很明确：不支持TRIM指令的硬盘找到了288,407个可恢复文件，支持TRIM指令的硬盘只找到了488个可恢复文件。这是否意味着TRIM固态硬盘也可以恢复数据？还不一定。

虽然TRIM硬盘也找到了一些文件，但是全都被破坏了，这依然没有改变TRIM使得数据恢复不可能的结论，图中粉红色区块表示的可恢复文件块可能是文件系统的缘故，虽然这一点还不能确认，不过TRIM指令确实让那些寄希望恢复误删文件的用户备受打击。

为了进一步证明我们的结论，我逐个检查恢复报告发现两块硬盘上的文件实际上依然存在，非TRIM硬盘上只要不覆盖就可以恢复所有文件（建议用户忽略软件提示的X号，大部分数据只要不被覆盖都是可以恢复的）。同时还要注意的是，TRIM硬盘只找到了根目录下的Games和Pictures两个文件夹，原本则有七个文件夹。

SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题 SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题
左: Non-TRIM - 右: TRIM-Enabled

笔者找到的可恢复文件是我最喜欢的网游《亚瑟王的召唤》内测时的截图，有11年的历史了，因此对个人来说相当有纪念意义。如果用户重要的文件误删除并且无法恢复，想想看这会多么令人沮丧。在TRIM硬盘上恢复数据不是问题，但在TRIM硬盘上即便提示数据可恢复，最终的结果也不一定很乐观。

SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题 SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题
左: Non-TRIM - 右: TRIM-Enabled

笔者多次尝试将数据恢复，甚至是把容量最小的txt文档也恢复了，在非TRIM硬盘上恢复的文件没有问题，而在TRIM硬盘上恢复出来的文件却遇到了奇怪的问题，即便恢复的数据与源文件大小一模一样，但是数据完全不对，内容甚至为0。例如恢复的txt文档即便是大小与原文档一样，在用note程序打开时里面的内容也是空的。（原文作者说打开的txt文档涉及个人隐私，因此没有上图―编者注。）

为了进一步验证，笔者又使用了Ontrack and O&O's的数据恢复软件再次扫描硬盘，结果如下：

SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题
左: Non-TRIM - 右: TRIM-Enabled

SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题 SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题
左: Non-TRIM - 右: TRIM-Enabled

从上面的截图中可以看出，TRIM硬盘在数据恢复方面再次悲剧，没有找到实际可用的索引文件。它们在TRIM硬盘上找到的只是一些杂碎文件，即便是这些文件恢复之后也找不到拥有的数据。因此我们最终认定：在支持TRIM硬盘上恢复数据基本不可能。

[4.总结]
从整个测试中可以看到，在TRIM固态硬盘上恢复数据基本是做无用功，一旦TRIM发出了清除数据的命令，用户只能和误删文件吻别了。耐人寻味的是，（使用TRIM指令清空数据后）会留下一些特殊的数据，笔者也没有弄明白具体是怎么回事，它可能是与NTFS文件系统有关的数据，就好像Windows系统格式化硬盘后会留下一些索引文件一样。测试得到的结果很明确：排除这些索引文件后，TRIM硬盘上的已删数据永远消失了。

本篇测试看起来可能很很简单，而且也不是很详尽，我去年12月中旬才着手这个项目的，花了很长时间才写成这篇文章。这段时间我多次测试了非TRIM硬盘和TRIM固态硬盘，因此我对自己的发现非常自信。有意思的是，最近测试的SSD可以找到一些可恢复文件，而以前测试的硬盘删除操作后一点文件也找不到。因此这个问题看起来有随机性，但是最终的结论还是很明确的：（TRIM硬盘）一旦删除数据就再也找不回来了。

SSD的阿喀琉斯之踵？探究固态硬盘的数据恢复问题

在我测试的过程中，我给许多厂商都发邮件沟通过这个问题，不过并没有收到任何有价值的回应。这些公司包括数据恢复厂商、SSD制造商甚至包括主导制定ATA标准的T13公司。

我询问的厂商中有几家SSD销售商和数据恢复软件商，SSD销售商以及他们的工程师都不能回答我们的问题，数据恢复厂商则两次挂断我们的电话，似乎没有厂商愿意我们深究数据恢复和TRIM背后的故事，因此我们得到的结论都是基于我们自己的发现。

虽然本文的主要内容是提醒人们注意TRIM指令的负面影响，不过我们并不会一棍子将TRIM打死，毕竟TRIM指令是使SSD硬盘保持最佳性能的关键之一。TRIM可能有一点缺点，不过它仍然是保证SSD正常使用的必要技术。

在此我们提醒使用TRIM硬盘的用户要注意备份重要数据，在非TRIM存储设备上用户还有机会恢复误删除文件，但在TRIM硬盘上并没有这么幸运，丢失的数据不可能找回来，虽然还不能确认专业恢复厂商能否找回数据，但是TRIM硬盘就像我们的内存，一旦数据被清除就再也找不回来了。

我们之所以多次强调备份数据的重要性，是因为很多人都和笔者一样经历过误删文件带来的教训。目前固态硬盘还没有普及，本文测试发现的问题也只是影响一小部分人群，但是用户依然有必要备份自己的重要数据，一旦出现以外可能后悔都来不及。