Bad Blocks! Bad Blocks! Whatcha gonna do?

Hamburg - 22. Juni 2015 - Sebastian Evers

Was sind eigentlich defekte Sektoren? Und was sind überhaupt Sektoren?

Jeder Anwender – ob privat, gewerblich, gemeinnützig oder in einer administrativen Position – der schon einmal einen Datenträger in Verwendung hatte – und ich lehne mich wohl nicht weit aus dem Fenster wenn ich behaupte, dass das auf so ziemlich jeden zutrifft – kann sich auf einen konkreten Fall in seinem Erfahrungsspektrum berufen, bei dem ein Datenträger wegen defekter Sektoren seinen regulären Dienst quittiert hat. Augenscheinlich keine große Sache, wenn ein entsprechendes Backup vorhanden ist. Da ich hier nicht weiter darauf eingehen möchte, verweise ich hier auf meinen zurück liegenden Beitrag „Das Backup wird zum Original“.

Als Sektor bezeichnet man die minimalste adressierbare lesbare/schreibbare Einheit von Speichermedien (z. B. Festplatten), auch Datenblock genannt. Ein einzelner Sektor umfasst in der Regel eine konstante Größe von 512 Byte. Mit dem Aufkommen immer größer Datenträgerkapazitäten sind aktuell 4096 Byte (4K Sektoren) im Kommen und zukünftig gängiger Standard, da moderne Betriebssysteme mit dieser Mindestclustergröße arbeiten. Sprich: acht 512 Byte Sektoren bilden die neue Sektoreneinheit. In diesen Sektoren organisieren die Betriebssysteme die Speicherung der Daten und ermöglichen über die eindeutige Adressierbarkeit auch den Abruf selbiger.

Der defekte Sektor in freier Wildbahn

Der defekte Sektor hat viele Namen. Je nach Hersteller, verwendeter Software bekommt man die Ausgabe über e/a Fehler, i/o Fehler, crc Fehler oder bad blocks. In allen Fällen handelt es sich hier um partielle Oberflächenschäden beziehungsweise defekte Sektoren. Das bedeutet, dass eine irgendwie geartete Störung oder Beschädigung, in jenem Sektorenbereich auf den ferromagnetischen Datenträgeroberflächen vorliegt. Bemerkbar macht sich dies vor allem dann, wenn einer (in der Regel mehrere) dieser Defekte im Bereich einer angewählten Datei befinden. Die Schreib-/Leseeinheiten fahren entsprechend der vorliegenden Adressierung zu den hinterlegten Sektoren, in der diese Datei am Stück oder in fragmentierter Form im Dateisystem liegen soll.

Ist nun einer der Sektoren beschädigt, versuchen die Köpfe über mechanische Veränderung ihrer Ausrichtung diesen Sektor dennoch zu lesen. In manchen Fällen klappt es und die Festplatte lagert die Daten prophylaktisch in Reservesektoren um. In den meisten Fällen folgt allerdings die Fehlerausgabe. Liegen diese Fehler nun beispielsweise im Bereich des Betriebssystems, dann bootet dieses u. U. nicht einmal mehr. Dementsprechend bleibt der Zugriff auf die Datenbestände verwehrt. Dasselbe passiert bei Datenträgern, die aufgrund restlos aufgebrauchter Reservesektoren gar nicht mehr hochfahren. Die in einer Fehlerliste vermerkten Oberflächenschäden werden vor dem tatsächlichen Starten der Festplatte überprüft. Sind diese dem logischen Protokoll nach zu schwerwiegend, wird der Betrieb zur Vermeidung weiterer Schäden nicht aufgenommen. Hier helfen in vielen Fällen nur aufwändige Manipulationen um den Datenträger zum Betrieb zu zwingen.

Wie entstehen defekte Sektoren?

Bad Blocks oder eben defekte Sektoren sind grundsätzlich eine ziemlich einheitliche Fehlerbezeichnung. Geben aber leider nur genauso viel Aufschluss über das große Ganze wie die Patientenaussage beim Arzt, dass man Husten habe. Die Ursachen für den Husten sind ebenso variabel, wie die Ursachen für defekte Sektoren.

Der Klassiker bleibt hier die heruntergefallene Festplatte. Einmal nicht aufgepasst – und der externe Datenträger rutscht aus der Hand und kracht auf den Boden. Erste Reaktion – Datenträger anschließen und prüfen ob er noch funktioniert… Panikreaktion! Aber menschlich nachvollziehbar. Hört man nun nicht das charakteristische klickende, oder noch schlimmer, ein schleifendes Geräusch, dann könnten die Schreib-/Leseköpfe tatsächlich noch intakt sein. Allerdings werden diese mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auf den Datenträgeroberflächen aufgesetzt und geringfügige bis schwerwiegende Beschädigungen verursacht haben.

Das bedeutet, dass auf der durchweg ebenen ferromagnetischen Oberfläche, auf der der Schreib-/Lesekopf auf einem winzigen Luftkissen im Nanometerbereich über den konzentrischen Datenspuren schwebt, ein Einschlag entstanden ist. Eine Beschädigung, die bei Rotationsgeschwindigkeiten zwischen 5.400 – 15.000 Umdrehungen pro Minute das sonst so gleichmäßige Luftkissen nachteilig verändert. In erster Instanz wird der Datenträger noch funktionieren. Man wird vielleicht ein paar Wochen, vielleicht auch nur ein paar Tage, Stunden oder auch nur Minuten damit weiter arbeiten können. Solange bis der Schaden sich sukzessive derart verschlimmert hat, dass die Festplatte aufgrund zu vieler fehlerhafter Leseversuche die Fehlermeldung über zu viele defekte Sektoren ausgibt.

Hier stellt sich dann natürlich die Frage, ob dies an der schieren Anzahl nachweislich vorhandener partieller Beschädigungen auf den Oberflächen selbst liegt oder vielleicht an den an den Schreib-/Leseköpfen anhaftenden Verunreinigungen, denn bei so einem Aufschlag lösen sich Partikel der Datenträgeroberfläche und werden im Innenraum der Festplatte umher gewirbelt, im „worst case“ bis zu dem Zustand, bei dem man für das Öffnen der Festplatte eine Atemschutzmaske benötigt. Aber es muss nicht immer ein Sturz sein. Eine leichte Erschütterung kann oft schon genügen, um den Stein ins Rollen oder treffender, die Festplatte zum „crashen“ zu bringen. Unsachgemäßer Transport, eine aufrecht stehende Festplatte die umkippt, Gegenstände die auf den externen Datenträger fallen – das alles sind Gründe, die zu den o. g. defekten Sektoren führen können.

Aber eine mechanische Belastung ist nicht die einzige Ursache. Nicht immer! Wie man dem Wort „ferromagnetisch“ entnehmen kann, sind die Datenträgeroberflächen magnetisch. Das bedeutet, dass die physische Speicherung der Daten magnetisch erfolgt. Es ist selbstverständlich schwer, die Lebensdauer eines Magneten festzulegen oder den Zeitpunkt der Entmagnetisierung bzw. des Nachlassens der Magnetisierung zu bestimmen, geschweige denn auch nur einzuschätzen. Allerdings kann man es auch nicht kategorisch ausschließen. So werden auch defekte Sektoren gemeldet, obwohl keine sichtbaren „spots“ bzw. Einschläge auf den Oberflächen ausgemacht werden können. Alternativ kann man dies natürlich auch auf Produktionsfehler schieben, weshalb es immer eine hohe Anzahl an zusätzlichen Reservesektoren gibt, die entsprechende Sektoren ersetzen sobald diese als fehlerhaft wahrgenommen werden.

Bei elektronischen Speichermedien wie Speicherkarten, USB Sticks oder Solid State Drives können ebenfalls defekte Sektoren auftreten. Da es hier keine mechanischen Bauteile gibt, sind Fehler in den Speicherbausteinen verantwortlich. Allerdings gibt es auch bei diesen Speichergeräten eine mehr oder weniger ausreichende Anzahl an Reservesektoren. Doch auch diese helfen nur bedingt im Vergleich zu einer wesentlichen höheren Art an Reservesektoren in Form eines oder mehrerer weiterer Datenträger zur Datensicherung. 

Defekte Sektoren reparieren

Defekte Sektoren lassen sich nicht reparieren. So wie sich Festplatten nicht im klassischen Verständnis reparieren lassen. In solchen Fällen spreche ich immer lieber von einer temporären Instandsetzung des Speichermediums. Wie ich schon ausgeführt habe, verfügen Festplatten über eine gewisse Anzahl an Reservesektoren um die nicht einwandfrei les- und beschreibaren Eigenschaften entsprechender Sektoren kompensieren zu können. Das bedeutet bei einem entsprechend gemeldeten Fehler in einer Datei, dass dieses Fragment umgelagert wird und die Festplatte sich merkt, wo dieses Fragment nun liegt. Man kann sich das Ganze wie eine Autobahnumleitung vorstellen. Man kommt auf dem eigentlichen Weg nicht an sein Ziel, aber über die Umleitung. Eine solche Umleitung hinterlegt sich auch die Festplatte und merkt sich für den Dateizugriff, dass bestimmte Sektoren defekt sind und durch Reservesektoren ersetzt wurden. Man könnte auch eine Nachsendeadresse auf Lebenszeit als Vergleich heran ziehen.

Wir empfehlen grundsätzlich beim ersten Anzeichen defekter Sektoren den Datenträger zu ersetzen und ungeachtet der temporären Funktionalität immer ein aktuelles und vollständiges Backup in der Hinterhand zu haben.