Khôi phục dữ liệu đã xóa từ ổ cứng thường có thể thực hiện được vì thường thì dữ liệu thực tế không bị xóa. Thay vào đó, thông tin về nơi dữ liệu được lưu trữ bị xóa. Trong bài viết này, tôi sẽ giải thích cách dữ liệu được lưu trữ trên ổ cứng, điều gì xảy ra khi tệp bị xóa, việc định dạng ổ cứng làm gì, và tại sao không thể khôi phục tệp sau khi chúng đã bị ghi đè.
Bài viết phác thảo cách dữ liệu được lưu trữ ở cấp độ vật lý, điều cần thiết để hiểu tại sao nó không thể khôi phục sau khi bị ghi đè. Nếu bạn quan tâm đến cấu trúc tổ chức của ổ cứng, tức là việc lưu trữ tệp được quản lý như thế nào, vui lòng đọc bài "Hệ thống tệp là gì & Cách bạn có thể tìm ra gì đang chạy trên ổ đĩa của bạn". Để biết thêm thông tin về cách khôi phục tệp đã xóa, xem các tài nguyên ở cuối bài viết này.
Thông Tin Số Được Lưu Trữ Như Thế Nào?
Thông tin số được lưu trữ trong byte. Mỗi byte chứa 8 bit. Mỗi bit có một giá trị, là 0 hoặc 1. Cách lưu trữ dữ liệu này được gọi là hệ thống nhị phân vì nó sử dụng hai ký hiệu, tức là 0 và 1. Do đó, bất kỳ dữ liệu nào lưu trữ trên máy tính đều được viết bằng mã nhị phân, là một chuỗi các 0 và 1.
Ổ Cứng Lưu Trữ Thông Tin Như Thế Nào?
Thông tin trên ổ đĩa cứng (HDD) được lưu trữ từ tính và không bay hơi, nghĩa là không cần điện năng để duy trì thông tin đã lưu. Mọi nam châm đều có cực dương (+) và cực âm (-), tương đương hai giá trị và do đó cho phép nó biểu diễn mã nhị phân. Đơn vị lưu trữ HDD hoặc đĩa từ chứa bề mặt ferromagnetic, được chia thành các vùng từ nhỏ, gọi là miền từ. HDD lưu trữ dữ liệu bằng từ hóa định hướng của các miền từ. Mỗi miền từ có thể được từ hóa theo một trong hai hướng có thể và do đó biểu diễn một trong hai giá trị: 0 hoặc 1.
Có hai công nghệ khác nhau để ghi dữ liệu trên HDD. Trước năm 2005, lớp ghi được định hướng song song với bề mặt đĩa (ngang), nghĩa là mã nhị phân được biểu diễn bằng từ hóa định hướng trái vs. phải (ghi theo chiều dài). Khoảng năm 2005, một công nghệ mới được giới thiệu và dữ liệu được ghi bằng cách từ hóa các đoạn theo chiều dọc, tức là lên vs. xuống (ghi vuông góc). Điều này cho phép khoảng cách miền từ gần hơn và cũng cho phép dung lượng lưu trữ lớn hơn.
Dữ Liệu Được Lưu Trữ Trong RAM Như Thế Nào?
Về bản chất, dữ liệu được lưu trữ theo cùng một cách như trên ổ cứng, tức là trong mã nhị phân. Khác biệt chính là loại lưu trữ này là bay hơi, nghĩa là bất kỳ thông tin lưu trữ nào đều mất ngay khi nguồn điện bị ngắt. Một RAM được cấu tạo từ các mạch tích hợp, lần lượt chứa tụ điện và transistor. Mỗi tụ điện lưu trữ một bit dữ liệu. Trạng thái của tụ điện có thể là đã sạc hoặc đã xả, tức là 1 hoặc 0, biểu diễn mã nhị phân.
Điều Gì Xảy Ra Khi Dữ Liệu Bị Xóa?
Trong module RAM, cấu trúc tổ chức rất phẳng. Khi dữ liệu bị xóa khỏi bộ nhớ, thông tin thực tế biến mất ngay lập tức. Cũng vậy, khi mất điện, các tụ điện nhanh chóng xả và do đó tất cả thông tin đều mất.
Tình huống trên HDD hoàn toàn khác vì thông tin được lưu trữ theo hai cách. Thứ nhất, dữ liệu được lưu trữ vật lý trên ổ cứng từ. Thứ hai, tất cả dữ liệu lưu trữ được quản lý bởi một hệ thống tệp, tạo ra một bảng thông tin tiết lộ vị trí chính xác của dữ liệu, tức là tệp nào được lưu ở đâu trên ổ cứng. Điều này cần thiết vì một tệp có thể được lưu trữ ở nhiều vị trí khác nhau trên ổ cứng. Hệ điều hành sau đó sử dụng bảng này để định vị tệp và ghép các mảnh của các tệp lớn.
Khi một tệp bị xóa, thường chỉ thông tin lưu trữ trong bảng của hệ thống tệp bị xóa. Vì sẽ mất quá nhiều thời gian để xóa tệp thực tế, vị trí vật lý của dữ liệu vẫn nguyên vẹn. Khi hệ điều hành muốn lưu trữ tệp mới, nó tham khảo bảng để tìm không gian trống. Vì vị trí của các tệp đã xóa được đánh dấu là trống, hệ điều hành có thể ghi dữ liệu mới lên dữ liệu cũ, xóa vĩnh viễn thông tin đó.
Để biết chi tiết về cách hệ thống tệp hoạt động và cách nó tổ chức, quản lý ổ cứng, xem bài viết của tôi "Hệ thống tệp là gì & Cách bạn có thể tìm ra gì đang chạy trên ổ đĩa của bạn".
Điều Gì Xảy Ra Khi HDD Bị Định Dạng?
Loại định dạng mà hầu hết người dùng quen thuộc được gọi là định dạng cấp cao (high-level formatting) và là quá trình thiết lập một hệ thống tệp trống. Vì nó không yêu cầu quét ổ cứng tìm lỗi, nó cũng được gọi là định dạng nhanh (quick formatting).
Thường thì dữ liệu lưu trữ trên ổ cứng không bị xóa vật lý trong quá trình định dạng. Điều xảy ra là hệ thống tệp được thiết lập từ đầu, nghĩa là ổ cứng được tổ chức lại và bảng thông tin vị trí tệp được reset. Miễn là hệ thống tệp và cài đặt của nó giữ nguyên, không có dữ liệu thực tế trước đó trên ổ cứng bị xóa hoặc ghi đè và do đó có thể khôi phục.
Điều Gì Xảy Ra Khi Dữ Liệu Bị Ghi Đè?
Khi dữ liệu bị ghi đè, các miền từ trên HDD được từ hóa lại. Đây là quá trình không thể đảo ngược, vật lý xóa thông tin trước đó lưu trữ tại vị trí đó. Mặc dù một số dấu vết vật lý còn lại của các thay đổi (hoặc không thay đổi) trong từ hóa có thể vẫn tồn tại, về mặt lý thuyết cho phép khôi phục một phần, nhưng điều này sẽ yêu cầu sử dụng kính hiển vi lực từ hoặc công nghệ tương tự, không cái nào đã được chứng minh khôi phục dữ liệu thành công cho đến nay [mặc dù bạn không bao giờ biết những gì đang diễn ra trong các phòng thí nghiệm tình báo chính phủ bí mật]. Vì vậy về bản chất, không có phần mềm hay cách kỹ thuật nào được công chúng biết đến có thể khôi phục dữ liệu đã ghi đè.
Bạn cần khôi phục dữ liệu chưa bị ghi đè? Vui lòng xem các tài nguyên sau:
- Cách khôi phục dữ liệu từ thẻ nhớ hoặc USB hỏng
- Cách quét ổ cứng đã định dạng lại để khôi phục tệp
- 3 công cụ khôi phục tệp đáng chú ý
- Cách khôi phục tệp đã xóa từ hệ thống Linux
- Cách sửa CD/DVD hỏng & khôi phục dữ liệu
- Cách khôi phục ảnh đã xóa từ thẻ nhớ máy ảnh
- Cách lấy dữ liệu từ ổ cứng chết
Nhiều tài nguyên tuyệt vời hơn có thể tìm thấy trong các câu trả lời cho các câu hỏi được đăng trên MakeUseOf Answers:
- Làm thế nào để khôi phục tệp đã xóa trong Windows?
- Làm thế nào để khôi phục dữ liệu bị xóa hẳn trong Windows?
- Làm thế nào để khôi phục dữ liệu từ thư mục USB hỏng?
- Làm thế nào để khôi phục dữ liệu từ thẻ microSD hỏng?
- Có thể khôi phục dữ liệu từ CD hỏng không?
- Làm thế nào để khôi phục dữ liệu từ ổ cứng USB ngoại vi lỗi?
Ác mộng lưu trữ và khôi phục dữ liệu của bạn là gì? Bạn có bao giờ mất tệp sau khi xóa nhầm chúng không?
Image credits: Sergej Khakimullin, Carlos Castilla, MilanB, TylzaeL & Luca Cassioli, Colour, Zketch, Anthonycz