SMR Laufwerk Datenrettung: Ein Kompletter Leitfaden für Besitzer

1. Warum Ihre Software zur Datenrettung bei SMR-Laufwerken versagt
2. Warum wurde eine bessere Aufzeichnungstechnologie benötigt?
3. FAQs - Datenrettung von SMR-Laufwerken

Wenn Sie versehentlich einige Dateien gelöscht oder eine Partition auf Ihrem Laufwerk verloren haben, ist Ihr erster Gedanke vielleicht, eine professionelle Software zur Datenrettung einzusetzen. Bei Problemen wie dem Löschen oder Formatieren funktionieren diese Tools bei den meisten herkömmlichen Laufwerken gut.

Wenn Ihr Laufwerk jedoch mit der Shingled Magnetic Recording (SMR)-Technologie arbeitet - was bei vielen modernen Laufwerken mit hoher Kapazität der Fall ist - werden Sie feststellen, dass die Tools zur Datenrettung mit leeren Händen zurückkommen. Und je nachdem, wie wertvoll die Daten sind, könnte Ihre Reaktion von leichter Verzweiflung bis hin zur totalen Panik reichen! 

Aber hier ist die gute Nachricht.

Ihre Daten sind normalerweise noch vorhanden. Der Unterschied besteht darin, dass SMR-Laufwerke die Daten anders organisieren und speichern, so dass Datenrettungs-Software sie nicht lesen oder rekonstruieren kann.

Wenn Sie ein SMR-Laufwerk von Western Digital, Seagate oder Toshiba besitzen, wenden Sie sich daher am besten an einen professionellen Datenrettungsdienst wie Stellar. Unsere Experten verwenden spezialisierte Tools, um Daten von SMR-Laufwerken sicher wiederherzustellen - selbst wenn Software dies nicht kann.

Doch bevor wir Ihnen erklären, wie wir Daten von SMR-Laufwerken wiederherstellen, sollten Sie zuerst verstehen, warum Datenrettungs-Software bei SMR-Laufwerken versagt.

Um zu verstehen, warum Software bei SMR-Laufwerken versagt, ist es hilfreich zu wissen, wie Festplatten Daten speichern und vor allem, was der Unterschied zwischen älteren CMR- (Conventional Magnetic Recording) und neueren SMR-Technologien ist.

Hinweis: Wenn Sie mit dem Aufbau und der Funktionsweise einer Festplatte nicht vertraut sind, lesen Sie unseren Artikel über die Komponenten einer Festplatte.

Stellen Sie sich die Oberfläche einer alten Schallplatte mit spiralförmig um die Scheibe verlaufenden Rillen vor. Die Platten des Laufwerks haben ähnliche magnetische Spuren.

Bei CMR werden diese Spuren nebeneinander geschrieben, mit einem winzigen Pufferstreifen dazwischen.

Das Schreibelement muss breiter sein, damit es ein ausreichend starkes Magnetfeld erzeugen kann. Das Leseelement ist schmaler, da es das Feld nur abtasten muss.

Da der Schreibkopf klobig ist, lassen die Techniker einen winzigen Pufferstreifen zwischen den Spuren, damit sich ein Schreibvorgang nicht mit dem nächsten überschneidet.

Warum wurde eine bessere Aufzeichnungstechnologie benötigt?

Im Jahr 2010 stieß die engere Packung von Spuren an ihre physikalischen Grenzen. Um mehr Gigabyte zu speichern, ohne zusätzliche Discs (die die Laufwerke dicker, schwerer, heißer und teurer machen), brauchten die Hersteller eine neue Idee.

Das war die Shingled Magnetic Recording (SMR) 

Der innovative Durchbruch bei SMR bestand darin, dass der Schreibkopf - der breiter ist als der Lesekopf - sich mit dem überlappt, was er gerade geschrieben hat, ähnlich wie Dachschindeln sich überlappen.

1. Spur 1 wird in voller Breite aufgetragen.
2. Der Aktuator schiebt weniger als eine Kopfbreite zur Seite.
3. Spur 2 wird geschrieben, wobei ein wenig vom Rand von Spur 1 abgeschnitten wird, aber ein sauberer Mittelstreifen übrig bleibt, dem der schmale Lesekopf noch folgen kann.

Wenn Sie diesen Vorgang hunderttausende Male wiederholen, erhalten Sie einen viel engeren "Spurabstand" und eine etwa 11-20% höhere Flächendichte auf der gleichen Disc-Oberfläche.

Das Bild oben zeigt diese Geometrie: Das dunkle Band ist der Teil, der nach der Überlappung lesbar bleibt, während der helle Bereich den Teil zeigt, der weggeschnitten wurde.

Auf dem nächsten Bild sehen Sie ganze Zonen - Bündel von sich überlappenden Spuren, die als eine Einheit behandelt werden.

Die Anordnung sieht ähnlich aus wie die Anordnung von Schindeln auf einem Dach.

Aber diese Überlappung von Spuren macht auch neue Lese-/Schreibregeln erforderlich.

Da Spur #3 (sagen wir) teilweise Spur #2 überlappt, können Sie nicht einfach ein paar Sektoren auf Spur #2 neu schreiben, ohne alles auf der Spur darüber neu zu schreiben.

Die SMR-Firmware gruppiert daher - vielleicht - 256 KB an Spuren in einer Zone (auch Band genannt). Wenn sich auch nur ein 4 KB großer Sektor ändert, liest der Verantwortliche:

1. Liest die gesamte Zone in den Cache ein;
2. Aktualisiert den geänderten Sektor; und
3. Schreibt die gesamte Zone sequentiell neu.

Dieses ständige Hin und Her wird vor Ihrem PC durch zwei Firmware-Maps verborgen, die oft als Doppelübersetzer bezeichnet werden:

• Übersetzer 1 (LBA-Map): Das ist der Ort, an dem Ihr Betriebssystem glaubt, dass sich die Daten befinden.
• Übersetzer 2 (Zonentabelle): Hier landen die Daten nach jedem Mischen tatsächlich.

Wenn eine der beiden Tabellen beschädigt ist, sendet das Laufwerk Nullen zurück, obwohl die magnetischen Daten noch vorhanden sind.

Wenn Ihr Computer nun ein Laufwerk nach Daten fragt, verwendet er eine logische Blockadresse (LBA) - stellen Sie sich das wie ein Verzeichnis von Straßennummern vor, das Ihr Betriebssystem versteht.

Im Inneren des Laufwerks befinden sich dieselben Daten jedoch unter einer physikalischen Blockadresse (PBA) - dem tatsächlichen Ort auf dem Datenträger, an dem die Bits sitzen.

So sieht es auf einem CMR-Laufwerk aus.

Beachten Sie das:

1. Die LBAs steigen in einer geordneten Reihe an: 0-1-2-3-4-5 ...
2. Wenn ein Sektor auf einem CMR-Laufwerk defekt ist, kennzeichnet die Firmware des Laufwerks diesen physischen Ort als "defekt". 
3. Eine einzige Firmware-Tabelle - Translator 1 - verfolgt die fehlerhaften Blöcke und kleinere Verschiebungen.
4. Die Firmware des Laufwerks weist einen Ersatzsektor zu, der sich an anderer Stelle auf der Disc befindet, und weist Translator 1 an, die betroffene LBA auf diese neue, gesunde PBA zu verweisen.

Da die Zuordnung einfach ist, kann Software, die LBAs scannt, gelöschte Dateien normalerweise wiederherstellen.

Was ändert sich also bei einem SMR-Laufwerk? Um das zu verstehen, werfen Sie einen Blick auf dieses Bild. 

Das "Dachschindel"-Layout von SMR zwingt die Firmware dazu, die Daten in großen Zonen zu mischen. Nach jedem Neuschreiben wird eine zweite Tabelle (Translator 2) aktualisiert, um dem Laufwerk mitzuteilen, wo jede LBA in den überlappenden Spuren tatsächlich gelandet ist.

Wenn eine der beiden Tabellen beschädigt ist, zeigt das Laufwerk für ganze Bereiche von LBAs Nullen an, obwohl die magnetischen Daten noch auf dem Datenträger vorhanden sind.

Das ist der Grund, warum allgemeine Software zur Datenrettung Probleme hat.

• Sie kann die Rohdaten nicht "sehen": Die Software verlässt sich auf die internen Übersetzer des Laufwerks, um die Dateien zu finden. Wenn diese Übersetzer beschädigt oder gelöscht sind (was bei SMR häufig der Fall ist), kann die Software nichts mehr finden.
• Dies kann zu weiteren Schäden führen: Jeder Scan oder Versuch, ein SMR-Laufwerk mit Standardsoftware zu "reparieren", zwingt die Firmware dazu, ganze Zonen zu jonglieren. Dies kann das Löschen von gelöschten Sektoren beim Zurücksetzen von Zonen im Hintergrund beschleunigen und eine Datenrettung unmöglich machen. Es kann auch die ohnehin schon empfindlichen Köpfe oder die Firmware belasten, die mit der doppelten Translator-Map zu kämpfen haben, was zu weiteren physischen Schäden führen kann.

Hinweis: Um zu verhindern, dass sich die Zonen mit veralteten Fragmenten füllen, führt das Laufwerk in regelmäßigen Abständen einen "Zonen-Reset" durch (in den SATA/SCSI ZAC/ZBC-Spezifikationen auch RESET WRITE POINTER genannt). Das gesamte Band wird in einem einzigen Durchgang neu beschrieben, wobei alle Sektoren, die das Dateisystem bereits als gelöscht markiert hat, verworfen werden - ähnlich wie der TRIM-Befehl auf SSDs (aber nicht identisch). Sobald eine Zone zurückgesetzt wird, sind diese gelöschten Bytes für immer verschwunden.

Kurz gesagt: SMR ist zwar eine clevere Methode, um mehr Daten unterzubringen, aber seine überlappende Natur, der Duplikat-Übersetzer und das automatische Zurücksetzen von Zonen machen eine Datenrettung mit DIY-Software fast unmöglich.

Ein spezialisierter Datenrettungsdienst wie Stellar Data Recovery umgeht all diese Risiken, indem er das Laufwerk außerhalb des normalen Befehlssatzes mit Tools bearbeitet, die direkt auf die Physical Block Address zugreifen können.