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不良セクタがあるハードディスクを再生(再利用)する


 プラッタが破損したり、ヘッドの一部がぶっ飛んだり、モーターが回らないといった重度のハードエラーではなく、不良セクタが存在する程度の軽度?障害ハードディスクの場合、P2Pのキャッシュディスクなどデータ保持の重要度が低い用途ならまだ使える可能性がある。ここではその軽度障害ハードディスクを比較的安全?に再度使用するための方法を考えてみよう。


筆者はHDDメーカーの人間でもHDTuneのまわしものでもなくプラスチックフィルム袋の工場を経営している。仕事でアルミ袋やポリ袋、OPP袋、ラミネート袋、チャック袋、印刷袋、無地袋を使っている読者はお気軽に相談いただきたい。

プラスチックフィルム袋製造のホームページ



まず最初に不良セクタ発生に至った物理的障害を取り除くことが必要だ。
 ハードディスク劣化の原因と対策
などを参考に使用環境を改善しておこう。


S.M.A.R.T.情報で分析し、方針を決める

今後そのディスクが普通に使えるかどうかの鍵はたった一つ、代替セクタ領域にまだ空きがあるか否かである。そして代替セクタ情報を入手する唯一の方法がS.M.A.R.T.情報である。S.M.A.R.T.情報とはハードディスクの健康状態をハードディスク自身が発行する各種の情報であり、この中に代替セクタの使用率もある。
 S.M.A.R.T.で障害状況を分析する
などを参考にS.M.A.R.T.情報を分析し、今後の方針を決める。

状態 対処 理由
代替領域の空きがすでに無く、アンコレクトセクタ(回復不能セクタ)がすでに発生している。
  • 廃棄
  • 不良セクタの位置を特定後、その位置を避けた論理ディスクを作成し、P2Pのキャッシュ専用ディスクなどデータ信頼性が低くても良い用途に限って使用する。
ハードディスク内部での訂正機能は完全に喪失してしまっているので、今後データ破損が発生する可能性が高い。この場合ハードディスクの機械機構が健全でも通常のデータ信頼性を必要とする用途では使用不能である。
代替セクタにまだ空きがある chkdsk /r
だけでも有効だが、下記を実行すればより健全化できる。

  • リジェネレータを実行する。
 HDD Regeneratorで不良セクタを修復するを参照

  • ローレベルフォーマットを実行する。
 ローレベルフォーマットを参照

※いずれの場合も処理が長時間に及ぶのでハードディスクの冷却を完全にする。
代替セクタに空き領域があるのに不良ブロックがOSで検出される場合は、例えばそのディスクの使い道がバックアップ専用などで、読み取り頻度が極端に低い場合が多い。通常の使い方なら経時変化に伴う読み取り劣化に対してペンディング処理やリフレッシュ処理が自動的に実行され大部分は自動的に回復されるのだが、読み取りの頻度が極端に低いと、訂正可能なうちに回復動作ができないため、唐突にOS上の不良ブロックが検出されてしまう。ちなみにこの場合、この不良ブロックは、不良セクタ検出と同時に代替処理されているので、OSの論理フォーマットを再実行すればなぜか消えてしまっているという現象が発生する。


不良セクタが発生しても、@ハードディスクがOSに通知することなく代替処理がなされ、ユーザーは気がつきもしないと言う状態か、A上記表の様にアンコレクトセクタ(回復不能セクタ)が出て、OSに対して不良ブロックの通知があり、OSは二度とアクセスしないと言う状態か、Bやはり上記表の様に唐突に不良セクタが発生し、(本来は代替処理されてすでに不良セクタではないのだが)OSに不良ブロックとして通知されて二度とOSがアクセスしなくなる、という3パターンのいずれかになるはずで、理屈どおりならフォーマットが完了できないことや、特定のファイルを読み込もうとするとOSが固まるなどの現象は起こらないはずである。にもかかわらず現実にはこのような問題が発生することはよくある。この現象はハードディスクのファームウェアプログラムの完成度に起因し、ファームウェアが読み取りエラーと判断するときの基準の設定が高すぎる場合に発生する。例えば、読み取り困難でリトライを1つのセクタに対して1分間も行うようであれば、ユーザーやOSから見れば不良セクタ扱いにしてもらわないと困る。その部分を読み出すときにOSがフリーズしてしまうからである。にもかかわらず一応「なんとか読み込める」からといって不良セクタ扱いしないハードディスクのファームウェアも多い。その不良セクタではないが読み取りが実質的に不可能な領域を「実質使用不能なエリア」ということにする。そういったハードディスクは代替セクタに空きがあってもプラッタが劣化し、ところどころ不良セクタが発生しだすと実用的な使用は難しくなるので、対処方法は代替セクタの空きがすでになくなってしまっているハードディスクと同じで、その領域を使用しない論理ディスクの構成で使用するしかない。ただ不良領域を除いた部分で読み取り不安定な部分が今後発生してもこの場合は実用的ではないにしろペンディング処理や代替処理が行われるので、データ信頼性が必須の通常ディスクとして使用でき無くも無いところが代替領域がすでにいっぱいのディスクとの違いである。


代替セクタの空き 実質使用不能なエリアの適切な登録 対処
なし あり・なし
  • 廃棄
  • 不良セクタの位置を特定後、その位置を避けた論理ディスクを作成し、P2Pのキャッシュ専用ディスクなどデータ信頼性が低くても良い用途に限って使用する。
あり なし
  • 廃棄
  • 不良セクタの位置を特定後、その位置を避けた論理ディスクを作成し、P2Pのキャッシュ専用ディスクなどデータ信頼性が低くても良い用途に限って使用する。
あり あり chkdsk /r
だけでも有効だが、下記を実行すればより健全化できる。

  • リジェネレータを実行する。
 HDD Regeneratorで不良セクタを修復するを参照

  • ローレベルフォーマットを実行する。
 ローレベルフォーマットを参照

※いずれの場合も処理が長時間に及ぶのでハードディスクの冷却を完全にする。



実質使用不能なエリアを代替処理しない例
HD TuneでハードディスクのS.M.A.R.T.情報を表示したところ
代替セクタ数219・ペンディングセクタ数35の状態から全スキャンを実行する

HD Tuneでハードディスクをスキャンしたところ
HD Tuneのスキャン画面
0〜251MBスキャンした時点ですでに何度もカチャン、カチャンとリトライする様子が見受けられるもののダメージ表示はない
(実際時間も非常に長く掛かっていることにも注目)

HD Tuneでハードディスクをスキャンしその後S.M.A.R.T.情報を表示したところ
その後500MB以上スキャンを続行しその後一時停止した後のS.M.A.R.T.情報画面
250MBを読み取るのに1分以上もかかっているのに、代替セクタ・ペンディングセクタ共に増加していない


代替領域に空きがすでに無かったり
ファームウェアが実質使用不能なエリアを代替処理しないハードディスクを
無理やり使う


代替領域が無くなったハードディスクは、データ保持の内部対処がリフレッシュ処理しかなく、常にデータロスの瀬戸際にいる状態なので、いくら機械機構が健全だからといって、データ保持用途での使用は絶対に避けるべきである。このような代替処理領域を埋め尽くすほど劣化したハードディスクであっても、軸芯ブレなどの全体に影響がある障害より、プラッタの局所部分の劣化が障害の原因であることが多い。その局所障害が単なるプラッタの劣化であればいいのだが、粒子の付着や隆起などの部分的変形で障害が発生している場合、そのエリアにアクセスすることで被害を拡大させてしまうことがある。つまり、そのようなハードディスクにリジェネレータやローレベルフォーマットを実行してはいけない。

1.クイックスキャン
しかし、どこにアンコレクトセクタが存在するか把握する必要があるため最低一度はフルスキャンをかけなければならない。そしてフルスキャンをかけるとさらに劣化させてしまう危険性があるというジレンマがあるため初めにクイックスキャンを行ってS.M.A.R.T.情報と照らし合わせた上、場合によってはフルスキャンを行うという手順になる。

スキャン方法 問題 効能
クイックスキャン(クラスタスキャン)
  • 全ての不良セクタを検出できない。
  • 相当大規模なエラーが発生している場合でも全体のスキャンは大抵完了できる。
フルスキャン
  • 局所的な物理破損の場合、その部分に対してもフルアクセスする為、問題が拡大する恐れがある
  • 障害内容によってはフルスキャンが完了しない場合がある。
  • 長時間かかる。
  • 全ての不良セクタを検出できる可能性がある。


HD Tuneのクイックスキャンとフルスキャンの様子HD Tuneのクイックスキャン
クイックスキャンでは不良セクタは発見できない

クイックスキャンで不良セクタが発見できなくてもフルスキャンで発見される場合も多い
しかしフルスキャンすると不良セクタが発見できる場合がある

2.クイックスキャンの結果からハードディスクの状態をさらに分析する
クイックスキャンの結果の評価を行い、不良セクタの分散状況を確認し、フルスキャンを行うかどうか検討しよう。.

クイックスキャン時の不良セクタの分散状況 代替セクタの空き 実質使用不能なエリアの適切な不良セクタ登録 次回推奨スキャン方法など 理由
全体に散らばっている あり・なし あり・なし 廃棄 全体的に不良セクタがちらばって発生している場合、それは寿命である。残念だが救いようは無い。
「ある箇所を中心に多少の広がりがある一塊」が1〜数箇所存在している なし あり・なし フルスキャン 代替領域はすでに満タンでフルスキャンしても代替領域に変化はないので、この際やけっぱちでフルスキャンしてみよう。
※フルスキャンは長時間かかるので冷却を完全にしよう。
「ある箇所を中心に多少の広がりがある一塊」が1〜数箇所存在している あり あり スキャンしない(クイックスキャンのみ) 不良セクタの発生が局所的である場合、その部分に物理的破損がある場合か、全体的劣化の初期症状であると考えられる。原因が物理破損の場合、その部分にアクセスすると問題が拡大する恐れがあるから、フルスキャンは控えよう。クイックスキャン時にすでに検出された不良セクタ以外にももれがある可能性があるが、検出もれがあったとしても代替領域に空きがあるため漏れ分は自動修正される可能性が高い。
「ある箇所を中心に多少の広がりがある一塊」が1〜数箇所存在している あり なし フルスキャン 不良セクタの発生が局所的である場合、その部分に物理的破損がある場合か、全体的劣化の初期症状であると考えられる。原因が物理破損の場合、その部分にアクセスすると問題が拡大する恐れがあるから、クイックスキャンが有利である。ただ実質使用不能エリアを完全に選別しなければ、実用的なディスクにならない為、リスキーであってもフルスキャンするしかない。フルスキャン中に代替領域を無駄に食いつぶさぬよう、同時進行で代替セクタの増加を確認しながら実行すると良い。もしモニタリングしている最中あまりにも代替領域を圧迫しだしたら停止してあらためてクイックスキャンで大まかな位置の把握をすればよい。また100MB進むのに1時間以上かかるのであれば後々また実質使用不能エリアに引っかかってしまう恐れがあるがやむなくフルスキャンは中止しクイックスキャンの結果から不良領域を予測しよう。
※フルスキャンは長時間かかる(場合によっては数日かかる可能性もある)ので冷却を完全にしよう。


3.不良領域の位置を特定する
HD Tuneのクイックスキャンまたはフルスキャンを用いて不良領域の位置を特定する。
フルスキャンではかなりの長時間(障害初期症状の160GBハードディスクでおよそ1時間)になるが、その間メモを持って観察する。

Error Scanタブ

  1. Scanning Speed
    • ここにはスキャニングのスピードが表示される。最内周は最外周にくらべ速度がおよそ半分になる。(例・最外周80MB/sec→最内周40MB/sec)しかしその変化はゆっくりしたものである。にもかかわらず、例えば現在表示されているスピードが60.0MB/secなのに次に表示されたスピードが8.0MB/secであれば、明らかに問題があるセクタをそのスキャン中に含んでいる。もちろん代替セクタにアクセスすれば、シーク動作が入る為、通常より時間が多くかかる。しかしここの部分が赤で表示されるダメージエリアに隣接または近接していたら当然そのダメージエリアと一つながりの排除に該当するエリアであり将来的にはまちがいなく危険なエリアになる。また実質使用不能領域を代替処理しないファームウェアのハードディスクであれば、その実質使用不能領域はこの表示以外では判断ができないので、スキャニングスピード表示は最重要とも言える。遅い速度になったブロックがでたら、そのときのポジションと共に記録する。
  2. Position
    • ここに現在スキャンがディスクの先頭から何バイト目を実行しているのかが表示される。グラフィック画面でDamagedブロック(赤)が表示されたり上記Scanning Speedに問題があった場合、ポジション数字をメモして記録する。
  3. グラフィックエラースキャン画面
    • アンコレクトセクタや不良セクタが検出されるとDamagedブロック(赤)が表示される。なお、スキャン動作中でもHealthタブなどに切り替えることが可能なので、代替処理の状況をリアルタイムに確認することも可能である。


4.不良領域を使わない論理ディスクのプランを立てる
例えば100GBのディスクの34GB付近におよそ100MBの不良領域があったとしよう。その不良領域だけを除いて前後を連結すれば一番大きく容量は取れるのだが、不良領域+αの余裕を取る必要がある。プラッタとヘッドの衝突などの物理的破損が原因と推測されれば、衝突に伴って剥離した粒子が、将来的には遠心力により外周に向かって飛散する可能性がある。この場合は問題が出始めたポジションから前(外周方向)に10GB程度、後ろに向かっては1GBは確保した方がよい。
{@有効部分0GB→24GB} {A無効部分24GB→35GB} {B有効部分35B→100GB}
というようにディスクを分割した上で、@とBをスパンディスクで連結して使用する。
劣化に伴って発生した場合は今後前後に広く進行する恐れがあるので前後に10GB程度づつ、合計20GBぐらい取る。
{@有効部分0GB→24GB} {A無効部分24GB→44GB} {B有効部分44GB→100GB}
なお、この数字は全く根拠はないので読者の好きずきで一向に構わないが、できるだけ多めに取っておいた方が安心できる。
今回は100GBのハードディスクの34GB付近の前後10GBづつ無効領域をとった例を示す。


5.ダイナミックディスクに変更しする

有効領域が無効領域をまたぐ格好になるので、最終的にはスパンディスクにするためにダイナミックディスクに変更しておく。またOSがMBRだけでなくGPTにも対応しているならGPTに変更する.。MBRでももちろん可能だがGPTの方がより堅牢なためだ。

コントロールパネル-管理ツール-コンピュータの管理と進みダイナミックディスクに変換する
ダイナミックディスクに変換する

6.無効にしたい領域を設定する
無効にする領域を設定する前に、先頭の論理ディスクを作らなければならない。今回の場合無効にしたい領域は、24GB〜44GBの部分なので、先頭の論理ディスクは0〜24GBの領域だから24GBとなりそれを作成する。続いて無効領域は24GB〜44GBなので20GBの論理ディスクを作成する。作成の際は
必ずクイックフォーマットにする

コンピュータの管理画面で有効領域・無効領域それぞれに分割した論理ディスクを作成する
ディスクの先頭から無効にする領域までの論理ディスクと無効領域の論理ディスクを作成する

7.有効領域をスパンディスクにする
ボリュームの拡張を使って有効領域をつなぐ。


有効領域の論理ディスクをボリュームの拡張を使って連結する
ディスクの先頭から無効にする領域までの論理ディスクを残り領域を使って拡張する

8.不良セクタを含む論理ディスクを削除する
24GB〜44GBまでの20GBの論理ディスクを削除して未割り当て領域とする。


無効領域の論理ディスクを削除する
不良セクタを含む論理ディスクを削除する


9.チェックする
完成した80GBディスクを論理フォーマットしてさらになダミーファイルでディスクを満たした後、chkdsk /r で不良セクタの存在がないことを試そう。

※chkdsk /rではデータの書き込まれていない領域も当然スキャンするが、ファイルがある領域の方がシビアに不良ブロックを検出できることが経験としてある。
※このとき使用するダミーファイルはなるべく巨大なものを使用しよう。できれば4GB程度が適当だ。また巨大ファイルだけではディスク領域に隙間ができてしまうので領域が満タンになれば次は1/10(4GB→400MB→40MB→4MB→400KB→40KB)の容量付近のファイルで満たす。これにより隙間なくダミーファイルを書き込むことができチェックディスクの盲点を少なくできる。



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