位腐烂:硬盘驱动器和 SSD 如何随着时间的推移而消亡

计算机存储的潜在风险

计算机存储技术在给我们带来便利的同时,也存在一些隐患。 我们可以轻松存储海量的照片、文档等文件,但这些数据的稳定性其实比我们想象的要脆弱,这主要是因为一种叫做“位腐烂”或数据衰减的现象。

硬盘和固态硬盘并非永恒

试想一下,如果将一块硬盘和一个固态硬盘与一本书一起放入时间胶囊中,埋藏一百年。可以肯定的是,当时间胶囊被打开时,书本上的文字仍然清晰可辨,但那些存储设备又会如何呢? 恐怕结果不容乐观。

这不仅仅是因为存储设备可能会发生硬件故障。无论是固态硬盘还是传统的机械硬盘,它们在非工作状态下的数据保存能力都非常有限。这并不是说你必须每晚都开着电脑来防止照片丢失,而是说将装满家庭视频的硬盘放在橱柜里几十年可能不是一个好主意。

当然,我们不可能将所有数据都刻在石头上。而且,如果每个人都将所有文件打印到纸上,我们很快就会耗尽地球上的树木。那么,如果存储设备及其中的数据都有保质期,我们应该怎么做呢? 基本上,你应该做你现在正在做的事情,或者你一直应该做的事情,那就是采取预防措施。

数据存储和衰减的原理

硬盘驱动器利用磁性,将数据位(即1和0)存储在集群中。 随着时间的推移,这些位的磁性状态可能会发生翻转,如果发生足够多的翻转,就可能导致数据损坏。为了应对这种情况,硬盘驱动器配备了纠错码(ECC),可以在读取数据时检测错误位。 如果检测到错误,硬盘驱动器会在可能的情况下进行纠正。

固态硬盘与机械硬盘不同,它没有移动部件。 它使用另一种方法来存储数据位。固态硬盘使用绝缘层,将带电电子捕获在微型晶体管内,从而区分1和0。

这只是一种简化的解释,但它揭示了两种存储类型如何存储数据的基本原理。接下来,我们来看看它们是如何通过位腐烂而丢失数据的。如前所述,对于硬盘驱动器,存储的位的磁极可能发生翻转。如果翻转的位过多而没有得到纠正,就会导致位腐烂。同时,固态硬盘则会因为绝缘层退化,导致带电电子泄漏,从而丢失数据。

位腐烂发生的时间长短取决于多种因素。即使在断电的情况下,硬盘驱动器仍有可能将数据完好保存几十年。然而,据报道,固态硬盘在相同条件下,可能在几年内就会丢失数据。事实上,有研究表明,如果将固态硬盘存储在异常炎热的环境中,数据丢失的速度会更快。

当存储设备通电后,情况又有所不同。它们通常能够正常工作,直到遇到硬件故障或固态硬盘达到最大读/写周期。此外,恶意软件、固件损坏、与水接触或其他与位腐烂无关的问题也可能会导致数据丢失。

如何保护数据免受位腐烂的影响

那么,谨慎的计算机用户如何降低位腐烂和其他存储故障的风险呢?答案其实就是负责任的计算机用户一直在做的事情:采取预防措施。

首先,密切关注你正在使用的驱动器的健康状况。一个简单的方法是检查SMART(自我监控、分析和报告技术)状态。

你还可以对使用中的硬盘或固态硬盘设置保留期限。过去,人们认为固态硬盘在活跃使用时的可靠性不如硬盘驱动器,但现在这种观点已经不那么普遍了。大多数用户可以预期固态硬盘的寿命和普通硬盘驱动器一样长。

一个好的经验法则是,存储驱动器的保存期限不应超过五年左右。这只是一个大致的估计,有些人会使用驱动器更长时间,直到它们出现故障为止。但是,如果你这样做,那么拥有可靠的备份策略就显得尤为重要。

现在,让我们谈谈存档驱动器。如果你将数据存储在橱柜或保险箱中的普通硬盘或固态硬盘上,最好定期启动它们,使其保持运转。 这有助于保持它们的良好状态,并减少位腐烂或其他问题的发生。

对于硬盘驱动器,你可能至少每年或每两年启动一次,以防止驱动器的机械部件卡住。 你还应该通过重新复制数据或使用第三方工具(如DiskFresh)来“刷新”数据。固态硬盘相对简单一些,它们只需要保持充电即可。你每年可以为它们通电几分钟。

另一种选择是研究专门为长期存储而设计的介质,例如Verbatim的M-Disc蓝光光盘,据称它们可以保存数据长达1000年。(当然,你可能无法亲自验证这个说法。)它们有多种容量选择,包括每张光盘25GB、50GB和100GB。 但是,它们的写入速度非常慢,所以你需要为漫长的存档过程做好准备。

无论你选择哪种存档方式,都应该在不同的地点保存多个数据副本,以确保你不会丢失文件。

备份你的文件

备份并不是很多人喜欢考虑的事情,但它们比以往任何时候都更容易执行。通常,最好的备份策略是创建数据的三个副本。第一个副本是你每天在电脑上使用的那个。

第二个副本是你保存在备份驱动器上的本地副本,这可以是外部硬盘驱动器或NAS存储设备。 Windows 10有一个名为“文件历史记录”的内置功能,它可以自动为你备份电脑。 许多其他第三方工具也可以用于创建备份。或者,你也可以每天或每周手动复制你的个人文件和文件夹。

现在,你有了两个数据副本,但如果发生房屋火灾或洪水,或者两个驱动器几乎同时出现故障,你仍然会面临数据丢失的风险。这就是为什么进行“异地”备份也很重要的原因。

最简单的解决方案是使用云备份服务,例如Backblaze。 如果隐私是一个问题,许多服务允许你加密备份,以防止服务提供商查看你的数据。 例如,Backblaze允许你创建自己的加密密码。但是,如果丢失了第二个密码,你将无法访问备份。

在不同位置保存三个数据副本应该足以防止数据丢失,无论你的驱动器最终遭受位腐烂还是其他灾难。