Recupero dati hard disk Come nascono gli hard disk L'architettura di un hard disk Perché si perdono i dati su un hard disk Come prevenire la perdita di dati Curare la perdita dei dati con il RAID Recuperare i dati persi è possibile? Come? di Andrea Basilico

Con hard disk, o in italiano disco magnetico, si intende una tecnologia di memoria di massa che ha avuto nel corso degli anni sempre più successo fino a raggiungere ormai una maggiore diffusione rispetto a Floppy Disk, CdRom, DVD, etc.. Ciò è stato reso possibile dalla buona velocità di accesso in lettura o scrittura, dall'enorme capienza (ormai vengono prodotti dischi che singolarmente hanno una capienza di 1 TB (terabyte) ovvero 1000 GB (gigabyte), e in ultimo, ma non di minor importanza, le ridotte dimensioni. Analizziamo però meglio da cosa è costituito un hard disk, come funziona, perché si possono perdere i dati e come è possibile riparare a ciò.

Come nascono gli hard disk

Abbiamo detto che con hard disk si intende disco magnetico, o comunque più in generale una unità di memoria di massa. L'hard disk nasce diversi decenni fa (ma neanche molti!) per l'esigenza di salvare un flusso sempre maggiore di dati elaborati dai sempre più potenti calcolatori dell'epoca. Se all'inizio bastavano "piccole" memorie come la ROM queste col tempo iniziano a diventare di scarsa capienza rispetto ai dati da salvare; ed è così che inizia la corsa allo sviluppo delle prime unità di memorizzazione di massa: nascono così i floppy disk, in grado di contenere pochi MB di dati ed i più capienti (seppur ingombranti e non trasportabili) hard disk in grado di archiviare dalle poche decine alle diverse centinaia di MB.

I primi hard disk erano sicuramente di notevoli dimensioni rispetto a quelli sempre più miniaturizzati attualmente in produzione tuttavia, seppur le dimensioni fossero considerevoli e l'energia termica dissipata altrettanto significativa, erano in grado di soddisfare le esigenze delle grandi aziende di progettazione, sviluppo e produzione di nuove tecnologie software e hardware come le note IBM o Olivetti, solo per citarne alcune.

Col passare degli anni e la notevole diffusione di personal computer per utilizzo aziendale e privato, nasce l'esigenza di archiviare migliaia e migliaia di file in un apparecchio hardware che non occupi locali interi come i primi computer, ma che magari sia comodamente utilizzato sulla scrivania di un ufficio o di uno studio domestico; la ricerca nel settore hardware conosce quindi un boom che porta alla riduzione di tutta la componentistica di un personal computer, hard disk incluso, e all'aumento esponenziale delle capacità di archiviazione e della velocità di accesso ai dati. A questo incremento ha considerevolmente contribuito, da qualche anno a questa parte, lo studio e l'utilizzo delle nanotecnologie che permettono di minimizzare lo spazio occupato e massimizzare le capacità prestazionali.
Noi utenti, oggi, possiamo quindi avere un computer domestico di ridottissime dimensioni ma con un'enorme capacità di archiviazione; ne è un ottimo esempio sicuramente l'iMac, uno schermo/PC prodotto da Apple.

L'architettura di un hard disk

Probabilmente quasi tutti abbiamo visto come è fatto esternamente un hard disk: un parallelepipedo tutto chiuso che nasconde all'interno un'affascinante meccanismo.
Il disco è in realtà un piatto o una schiera di piatti rotanti, rivestito da uno strato di materiale ferromagnetico. Una testina di lettura e scrittura sorvola a breve distanza la superficie del disco percorrendo un cerchio; un motore sposta la testina cambiando il raggio del cerchio quando serve. La velocità di rotazione va da pochi giri al minuto fino a ormai diecimila o anche più giri/min. Con vari sistemi poi viene garantito che la testina non vada a toccare la superficie al fine di non danneggiarla (a bassa velocità tuttavia possono anche essere a contatto).


Il cerchio descritto dalla testina mentre il disco ruota di chiama traccia; la traccia memorizza una sequenza di bit sotto forma di stati di magnetizzazione della superficie del disco; mentre in disco ruota la traccia scorre in corrispondenza della testina e può essere sia letta che scritta. Il motore annesso alla schiera di testine le può spostare tra le tracce, secondo dove occorra leggere o scrivere. Comunque per leggere o scrivere un segmento di traccia, bisogna attendere che questo ruotando scorra in corrispondenza della testina. Alcuni tipi di dischi ad alta prestazione prevedono due o più schiere di testine intervallate ad angoli regolari e capaci di lavorare in parallelo al fine di ridurre il tempo di attesa.


La testina è una piccola bobina elettrica, costituita da nucleo metallico con traferro (dove si sviluppa il campo magnetico) e avvolgimento elettrico. Se l'avvolgimento è percorso da corrente, il nucleo magnetizza (a seguito della legge di Oersted) la traccia sottostante il traferro secondo come la corrente stessa è modulata per rappresentare la sequenza di bit che si desidera scrivere. Viceversa, mentre il nucleo percorre la traccia magnetizzata nell'avvolgimento viene indotta (a seguito della legge di Faraday-Neumann) tensione elettrica e di conseguenza corrente che, opportunamente amplificata, corrisponde alla sequenza di bit memorizzati sulla traccia che si desidera leggere. La testina è governata da un circuito apposito, in parte analogico e in parte digitale, che rileva o amplifica la corrente nell'avvolgimento e la demodula o modula secondo la sequenza di bit da leggere o scrivere, rispettivamente.

Perché si perdono i dati su un hard disk

Dopo avere spiegato tecnicamente l'architettura interna dell'hard disk potremmo chiederci come mai può succedere che si perdano dei dati improvvisamente provocando la nostra totale disperazione soprattutto se trattasi di file veramente importanti.

La risposta può essere semplice quanto immediata: solitamente si tratta di un guasto della parte meccanica. In realtà magari il vostro dato è sempre lì, sotto forma di stato di magnetizzazione, perfettamente conservato, ma se ad esempio la testina ha subito un danneggiamento, può essere che questa non riesca più a reperirlo. C'è da chiedersi allora quali sono i motivi che possono portare al guasto di una parte della nostra unità di memoria.
Senza dubbio come primo fattore vi è un colpo. Qualsiasi apparecchio elettronico se cade, subisce una botta o qualcosa di simile, può smettere all'istante di funzionare, figuriamoci un hard disk costituito da tutte quelle piccole parti meccaniche sopra descritte. Tuttavia potremmo affermare con sicurezza che il nostro hard disk, all'interno nel computer, non ha subito alcun colpo eppure si è danneggiato improvvisamente.


Se questa è la vostra situazione dovreste chiedervi qual è la causa più probabile.. Come ben sappiamo un dispositivo elettronico per poter funzionare deve essere alimentato. Gli hard disk, come molti altri componenti elettronici, sono sensibilissimi a qualsiasi sbalzo di corrente. Può essere molto probabile quindi che il disco abbia subito uno sbalzo di corrente dovuto ad un oscillazione del segnale in ingresso nel nostro contatore o ad esempio ad un salto improvviso della corrente (magari durante un temporale). E' molto importante ad esempio utilizzare il computer solamente in caso di urgenza durante un forte temporale oppure, cosa più comune, informarci bene sulle richieste energetiche degli edifici che ci stanno attorno; proviamo a spiegare meglio.

Se abitate in una zona residenziale probabilmente potete stare abbastanza tranquilli per quanto riguarda sbalzi notevoli di corrente ma se risiedete ad esempio nei pressi di un campo sportivo potrete accorgervi immediatamente che appena vengono accesi i potentissimi fari di illuminazione, le nostre lampadine diminuiscono di intensità; questo è proprio uno sbalzo di corrente che interessa direttamente anche la nostra abitazione ed il nostro PC se è acceso o comunque sotto corrente.

Come prevenire la perdita di dati

La domanda per cui tutti vorrebbero avere una risposta è: come posso evitare queste improvvise perdite di dati? Ci si può orientare verso due differenti tecniche, la prima finalizzata ad una vera e propria prevenzione, la seconda che consiste in un costante salvataggio dei dati. Com'è possibile allora prevenire? Noi vogliamo consigliarvi due modi.
Il primo modo, valido per tutti coloro che possiedono un PC con una qualsiasi versione di Windows (Linux e Mac OS X non ne hanno bisogno per via di migliori filesystem), consiste nell'effettuare periodici defrag del disco. Immaginiamo che tutte le volte che noi accediamo al disco, per eliminare un file o per scriverne uno nuovo, il disco dopo averci fornito ciò che desideriamo rimane sostanzialmente scritto a buchi, cioè una parte è scritta, poi una parte di memoria che magari ospitava un file eliminato adesso è libera, poi la zona successiva è scritta e così via.. Il defrag consiste nell'operazione di compattare ordinatamente tutte le zone scritte riordinando tutte le varie parti di file scritte qua e la; questa operazione non solo vi permetterà di avere un disco più veloce ma consentirà al disco di danneggiarsi nelle sue parti con minore probabilità.


La seconda possibilità che avete, consigliata vivamente a tutti coloro che sono suggetti a frequenti e/o considerevoli sbalzi di corrente, è l'utilizzo di un gruppo di continuità (tecnicamente chiamato UPS) che sarà collocato tra la presa di corrente ed il vostro PC; il gruppo di continuità non solo permette di tenere acceso il computer (con più o meno autonomia a seconda di diversi fattori) nel caso in cui venga improvvisamente a mancare la corrente nel vostro appartamento, ma vi garantisce anche uno continuo filtraggio del flusso di corrente in ingresso per mantenere la corrente nel vostro PC ad un livello sempre costante ed evitare così improvvisi e dannosi sbalzi di corrente.
L'ultimo modo per prevenire consiste, come vi abbiamo già accennato, in un periodico salvataggio dei dati: questo prende il nome di backup. il backup può essere effettuato per un file, per una cartella o per l'intero sistema e vi permette di ripristinare come nuovo il vostro sistema operativo in caso di qualsiasi tipo di errore o perdita di dati. Il backup può essere fatto manualmente o attraverso diversi software specifici che lo fanno in automatico e con una frequenza che dipende dal nostro utilizzo del computer, può essere necessario effettuare backup giornalieri se ogni giorno lavoriamo molto sul computer (e quindi lo modifichiamo sostanzialmente) oppure mensili se il nostro utilizzo di limita a qualche ora ogni tanto.

Curare la perdita dei dati con il RAID

Come abbiamo appena detto, chi lavora costantemente al computer, tutte le ore del giorno, e magari manipola file di una certa importanza avrà sicuramente la necessità di scongiurare qualsiasi tipo di perdita di dati, pena la scomparsa di file preziosi per il proprio lavoro.

Fortunatamente le tecnologie software, ma soprattutto hardware, ci vengono in soccorso offrendoci la possibilità di salvare sempre ogni copia di un file su di un'altra unità oltre a quella su cui stiamo lavorando. Ci riferiamo in questo caso al RAID e nello specifico al RAID 1. Mettere due o più dischi in RAID 1 significa che tutte le volte che noi operiamo sul nostro hard disk, viene effettuata automaticamente ed istantaneamente la stessa operazione sugli altri dischi che abbiamo in RAID 1; creiamo quindi la copia esatta di tutto ciò che noi modifichiamo. In questo modo avremo la possibilità di recuperare il dato dal secondo (o n-esimo disco) nel caso in cui il disco su cui stiamo lavorando si danneggi per qualche recondito motivo e perdiamo quindi i dati.

L'unica nota dolente potrebbe essere quella di dover acquistare due (o più) dischi anziché uno solo tuttavia ad esempio nel caso di due dischi l'affidabilità aumenta di fattore due rispetto al sistema che adotta un singolo disco e dato che abbiamo la possibilità di gestire autonomamente ogni singolo disco, l'affidabilità cresce in realtà linearmente con il numero di dischi che decidiamo di mettere in RAID 1. La tecnica del RAID 1 permette non solo di garantire sempre una o più copie dei nostri dati, ma anche di aumentare considerevolmente le prestazioni del sistema in quanto i file possono essere letti dal secondo disco (o dall'n-esimo) mentre il primo (o l'n-esimo-1) è occupato.
Qualsiasi tipo di RAID (esistono infatti diversi tipi che soddisfano diverse esigenze) può essere implementato via hardware o via software.

La soluzione hardware è sicuramente quella più efficace dal punto di vista prestazionale ma richiede tutta via l'acquisto di una scheda madre che supporti il raid o di un apposito controller che svolta la funzione raid. La soluzione software invece è decisamente più economica perché il raid viene effettuato attraverso un programma che gestisce i collegamenti ATA, SCSI, ecc.. ma risulterà probabilmente più lento rispetto a quello hardware.

Recuperare i dati persi è possibile? Come?