Причины неработоспособности флеш-диска.

Причины неработоспособности флеш-диска.

В настоящее время флеш-диски приобрели огромную популярность и, по существу, являются универсальным средством хранения и переноса цифровой информации. Ими снабжаются мобильные телефоны, плееры, DVD проигрыватели, фотоаппараты и многие другие устройства хранения информации. Преимуществом флэш-накопителей по отношению к другим мобильным устройствам хранения информации являются:
- большой объём;
- высокое быстродействие;
- компактность;
- отсутствие подвижных механический деталей;
- малое энергопотребление и простота эксплуатации;
- красивый дизайн;
- совместимость с распространенными операционными системами - Windows, MacOS, Linux.
Несмотря на все вышеперечисленные достоинства флэш-диски имеют существенный недостаток - низкая надёжность в эксплуатации. Это значит, что при эксплуатации устройств этого типа необходимо быть готовым к тому, что информация, хранящаяся на диске, может быть утеряна по причине отказа работы самого диска, т.е. выхода его из строя. Причин неработоспособности флеш-диска может быть много, но основные из них это:
- потеря логической структуры диска;
- механические неисправности;
- выход из строя электроники, неисправности по питанию;
- неработоспособность контроллера управления памятью;
- выход из строя флэш-памяти (NAND).
Потеря логической структуры диска.
Основная причина таких неисправностей - преждевременное извлечение устройства из разъема USB, незапланированное отключение питания и некорректная работа пользователя (работа без антивирусных программ, запуск программ форматирования и управления дисками). При таких неисправностях разрушается только таблица с информацией о размещении файлов (FAT), а сами файлы, в большинстве случаев, остаются не повреждёнными. При данной неисправности диск в системе опознается как пустой или неформатированный, хранящиеся данные на нем не видны, но при этом он остается физически исправным. Данные с такого поврежденного диска можно извлечь вручную или в автоматическом режиме при помощи специальных утилит восстановления - R-Studio, EasyRecovery, PhotoRec, Diskedit и т.д. Методики и последовательность операций при извлечении данных при помощи данных пакетов широко известны и представлены в HELP-ах самих программ.
Механические неисправности.
К механическим неисправностям можно отнести появление микротрещин на основной плате флэш-накопителя, расслоение плат, повреждение разъема USB. Все эти неисправности, как правило, являются причиной непрочного корпуса, тонкой платы и слабого крепления разъема USB. Не редки случаи появления неисправностей такого типа при попадании внутрь корпуса диска влаги и воды.
Выход из строя электроники, неисправности по питанию.
Причиной этих неисправностей является нестабильное питание флэш-диска и статические разряды, которые появляются в момент подключения диска к компьютеру. Также к выходу из строя может привести переплюсовка линий питания флешки, которая присутствует при неправильном подключении или при некачественной сборке компьютера, например при неправильном подключении к материнской плате шлейфа порта USB на передней панели. Все эти неблагоприятные факторы приводят к выгоранию контроллера и элементов его обвязки или выходу из строя микросхемы памяти.
Неработоспособность контроллера управления памятью.
Данная неисправность проявляется в виде нераспознавания флэш-диска компьютером. Чаще других данная неисправность возникает из-за сбоя внутренней микропрограммы контроллера. В этом случае контроллер блокируется и не отвечает на запросы операционной системы. При попытке доступа к нему могут выводиться сообщения "Вставьте диск" или "Нет доступа к диску". В некоторых случаях диск становится доступен только для чтения, данные при этом видны и читаются, но при попытках создания файла, стирания или форматирования выводится сообщение - "Диск защищен от записи". При такого рода неисправности контроллер переходит в режим защиты данных при обнаружении ошибок микропрограммы или флэш-памяти. Необходимо это для предотвращения разрушения памяти NAND и потери данных. Такая блокировка может также произойти из-за выхода из строя микросхемы памяти, в том числе из-за появления дефектных блоков или превышения порога циклов записи.
Выход из строя флэш-памяти (NAND).
При этой неисправности флэш-накопитель опознается системой и работает, но данные, как правило, читаются с ошибками. Наблюдаются искажения данных в файлах, портятся архивы, могут выводиться сообщение "Ошибка CRC ". Основная причина неисправностей памяти - это дефекты на физическом уровне. Самым слабым местом флэш-памяти является ограниченное количество циклов перезаписи. На практике при обращении к памяти запись производится неравномерно по всем адресам. Это связано с применением файловой системы FAT, в которой при каждом обращении к ячейкам памяти переписывается служебные таблицы файловой системы, следовательно, первые сектора памяти израсходуют свой запас значительно раньше остальных. Все современные USB флэш-диски имеют встроенный контроллер памяти, который производит обнаружение и исправление ошибок в ней, а также старается равномерно использовать ресурс перезаписи флэш-памяти. Он применяет специальные алгоритмы "выравнивания износа" (wear leveling), в которых часто изменяемые данные перемещаются по адресному пространству флэш-памяти, так что запись производится по разным физическим адресам, т.е. при последовательной записи несколько раз в один и тот же логический сектор данные записываются каждый раз в другую физическую ячейку в микросхеме FLASH-памяти. Установка соответствия логических секторов физическим обычно производится при помощи специальной таблицы трансляции. Такой алгоритм работы увеличивает срок службы флэш-накопителя, но и усложняет восстановление информации, поскольку приходится собирать сектора в правильную цепочку без помощи штатного контроллера диска. Кроме того, в микросхеме FLASH-памяти записана ещё служебная информация, отвечающая за то, как будет определяться UFD в операционной системе.
Также для решения проблемы малого количества циклов перезаписи производители разрабатывают новые файловые системы такие как: JFFS2 и YAFFS для GNU/Linux и exFAT для Microsoft Windows. Применяя алгоритмы равномерного распределение нагрузки на ячейки памяти можно существенно продлить срок работы NAND памяти.
В процессе эксплуатации флэш-дисков до 70% всех неисправностей приходится на неработоспособность контроллера, неисправности по питанию и потери логической структуры диска.