CN113284547A - Ssd硬盘故障诊断与数据恢复工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，包括壳体，壳体内设置有控制处理器，控制处理器包括：SSD故障智能诊断模块，被配置为实时监测SSD状态数据，并根据设置的故障硬盘样本库的自动区分SSD的故障类型；SSD接口识别模块，被配置为能够实现直接显示对应的SSD接口；SSD坏块镜像模块，被配置为能够对存在大量坏块的SSD进行镜像提取；SSD数据恢复模块，被配置为对SSD删除格式化TRIM后的恢复；SSD只读镜像模块，被配置为支持硬件层的SSD只读功能；供电可控模块，被配置为支持SSD的供电可控；电路保护模块，被配置为支持SSD的供电保护；诊断报告输出模块，被配置为支持SSD故障诊断报告的输出。

Description

SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具

技术领域

本发明是关于一种SSD硬盘(固态硬盘)故障诊断与数据恢复工具，涉及硬盘故障诊断技术领域。

背景技术

目前数据恢复行业及取证行业内对SSD的故障判断停留在凭经验处理阶段，需要凭借专业人员丰富的经验，通过软件显示SSD的寄存器状态灯是否正常、触摸主控芯片和存储芯片是否发烫等有限条件来判断SSD的故障，导致经常出现故障误判现象，并且暂无明确的故障区分标准。

因此，在电子取证行业内，缺少一种能够相对准确判断SSD故障种类，并能够提供有效参考依据的SSD故障诊断技术。同时删除格式化后的固态硬盘数据依托现有的技术手段无法恢复，且SSD硬盘接口复杂多样，各类案发事件现场遇到的固态硬盘无法快速匹配接口进行证据固定。

目前，国内外的数据恢复行业普遍认为TRIM后SSD硬盘数据无法恢复，在接口上也多是支持常见的SATA、mSATA、SATA接口、MicroSATA接口，对于苹果系列接口、m.2接口等新型接口支持度很差，例如国外的PC3000，对SATA总线的SSD支持较好，对PCIe总线的SSD支持有限，不支持企业级SAS接口、U.2等特殊接口的SSD，同样也不支持双主控固态，如IntelH10/H20、宏基的S5/S7。不支持非标固态硬盘。由于PC3000无法进行电压自动调节，对于擦写次数超限的不稳定的SSD硬盘会出现读错误纠错不通过等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种操作简单、使用方便的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，包括壳体，所述壳体内设置有控制处理器，所述控制处理器包括：

SSD故障智能诊断模块，被配置为实时监测SSD状态数据，采用多电压DC电流检测和大数据比对自动区分SSD的故障类型；

SSD接口识别模块，被配置为能够实现直接显示对应的SSD接口；

SSD坏块镜像模块，被配置为能够对存在大量坏块的SSD进行镜像提取；

SSD数据恢复模块，被配置为对SSD删除格式化TRIM后的恢复；

SSD只读镜像模块，被配置为支持硬件层的SSD只读功能；

供电可控模块，被配置为支持SSD的供电可控，能够打开或关闭SSD的供电；

电路保护模块，被配置为对有电路故障的SSD智能启动电源保护，防止SSD故障扩大；

诊断报告输出模块，被配置为支持SSD故障诊断报告的输出。

进一步地，多电压DC电流检测过程为：当待检测硬盘接入所述工具通电后，内置的电流计捕获其不同电压下的电流值，通过与故障硬盘样本库中标准电流值做比对，实现多电压DC电流检测。

进一步地，故障硬盘样本库的构建过程为：

收集磁头故障、固件故障、电机故障、电路故障不同品牌、型号的机械硬盘，通过软件从硬盘开始通电为起始时间，录制所需电流波形，包括：正常机械硬盘启动、自检、就绪的5V、12V电流波形图以及磁头故障硬盘的5V、12V电流波形图；将故障盘电流波形中具有显著特征的段落截取放入SQLite数据库中，放入SQLite数据库的数据形式是将特征段记录的点坐标位图的集合数字化，以16进制的形式存入数据库中，同时存入的数据字段包括：故障类型和硬盘型号，由此建立故障硬盘样本库，保存为.edb格式文件。

进一步地，SSD故障智能诊断模块的诊断过程为：

获取通电硬盘在多电压下的电流波形；

输入硬盘型号后自动与故障硬盘样本库的电流监测数据进行匹配；

根据匹配结果判断故障类型，故障类型包括电路故障、主控芯片故障、存储芯片故障及固件故障；

其中，匹配方法采用欧几里得度量或Pearson相关系数，欧几里得度量是指故障点与样本点之间距离越趋近于0，说明故障点与样本点越吻合；Pearson相关系数的绝对值越大，相关性越强：相关系数越接近于1或-1，相关度越强，相关系数越接近于0，相关度越弱。

进一步地，SSD坏块镜像模块的镜像过程为：

磁盘克隆能够正常访问用户区扇区，如果访问到不可读扇区，此时读取硬盘状态变为忙碌状态，无法继续读取后续扇区，则发送工厂级硬盘复位指令，复位后硬盘状态由忙碌变为就绪，设置跳过坏块区域，用户区扇区可继续正常访问，磁盘克隆进程继续访问剩余扇区。

进一步地，SSD坏块镜像模块包括哈希计算模块，哈希计算模块被配置为支持存储介质物理、逻辑以及各种文件的MD5、SHA128和SHA256散列值的快速计算，判断源介质与镜像后的磁盘/文件的MD5值是否一致性。

进一步地，电路保护模块的实现过程为：

对于数据库中已经记录最大电流参数的SSD，可自动设定过载限流保护；

对于数据库中没有记录最大电流参数的SSD，手动设置限流保护值，若人工无法确认该SSD具体限流保护值参数，可启用默认保护电流值。

进一步地，SSD接口识别模块以SSD的长度与宽度作为变量，确定SSD的不同接口，具体实现过程：通过对SSD尺寸参数的判断，确定SSD所需要使用的接口，并提示对应接口所在的位置进行插设。

进一步地，控制处理器包含包括1块主板和14块子板，14块子板设置有29种接口，支持的接口有：SATA接口、m.2(NVMe)接口、m.2(SATA)接口、u.2接口、PCIe接口、苹果56P接口、苹果53P接口、苹果26P接口、苹果18P接口、CFast接口、mSATA接口、eSATA接口、MicroSATA接口、SFF-8784接口、LIF-SATA接口，主板与子板之间采用抽拉式板卡设计，子板集成SATA数据备份端口。

进一步地，所述外壳采用金属壳体；

所述外壳上设置有散热结构和防静电结构；

所述外壳设置有USB 3.0数据传输接口以及外径2.5MM电源接口。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明针对SSD硬盘数据删除格式化后现有数据恢复工具无法恢复、SSD硬盘接口复杂多样，各类案发事件现场尤其是电信网络诈骗案件现场收集到的SSD硬盘无法快速匹配接口进行数据读取等问题，设计了一款操作简单、使用方便的SSD数据恢复工具，不仅能够应用于部分闪存芯片擦写次数达到极限损坏的固态硬盘数据提取，而且能够应用于开机蓝屏、无法进入***、文件拷贝出现“循环冗余错误的”和“磁盘I/O错的”等固态硬盘数据提取，还能够应用于恶意删除或格式化清零的数据(TRIM机制清零)后固态硬盘数据恢复(需满足一定前提条件)，进一步能够应用于外力摔打、火烧、浸水、静电击穿等损坏的固态硬盘硬件修复之后，应用该工具可以进行虚拟编译、坏块镜像；

2、本发明提供的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，支持SATA接口、m.2(NVMe)接口、m.2(SATA)接口、u.2接口、PCIe接口、苹果56P接口、苹果53P接口、苹果26P接口、苹果18P接口、CFast接口、mSATA接口、eSATA接口、MicroSATA接口、SFF-8784接口、LIF-SATA接口等29种接口的固态硬盘在只读条件下进行数据读取；建立了工厂模式下希捷、西数等固态硬盘固件区数据读写方法；开发了数据读取与恢复应用，支持SSD硬盘故障诊断功能、接口识别功能、坏块镜像功能与删除格式化TRIM后的恢复功能；

综上，本发明可以广泛应用于硬盘故障诊断和数据恢复中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例的坏块镜像流程图；

图2是本发明实施例的数据读写时正常工作电流波形图；

图3是本发明实施例的实验数据1启动电流波形图；

图4是本发明实施例的实验数据2启动电流波形图；

图5是本发明实施例的无法访问扇区的电流波形图；

图6是本发明实施例的固件损坏的电流波形图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。

本实施例提供的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，包括壳体，壳体内设置有控制处理器，控制处理器包括：

SSD故障智能诊断模块，被配置为实时监测SSD状态数据，并能够精准的自动区分大部分SSD的故障类型，其中，SSD的故障类型主要包括电路故障(短路)、主控芯片故障、存储芯片故障及部分固件故障等。

SSD接口识别模块，被配置为能够实现直接显示对应的SSD接口，并提示对应的子板号。

SSD坏块镜像模块，被配置为能够对存在大量坏块的SSD进行镜像提取。

SSD数据恢复模块，被配置为对SSD删除格式化TRIM后的恢复。

SSD只读镜像模块，被配置为支持硬件层的SSD只读功能，使得任何软件都无法修改SSD数据。

供电可控模块，被配置为支持SSD的供电可控，能够打开或关闭SSD的供电。

电路保护模块，被配置为支持SSD的供电保护，对于有电路故障的SSD可以智能启动电源保护功能，以防止SSD故障进一步扩大。

诊断报告输出模块，被配置为支持SSD故障诊断报告的输出。

本发明的一些优选实施例中，SSD故障智能诊断模块可以采用多电压DC电流检测技术和大数据比对SSD故障智能诊断技术，支持市面上几乎所有的SSD。

具体地，多电压(12V、5V、3.3V、1.8V)DC电流检测技术是通过SSD启动电流波形的波动以及匹配大数据(数据库)，能够精准的自动区分大部分SSD的故障类型并提出解决方案，特别是有损物理故障的有效智能诊断，不需要人工干预。多电压DC电流检测过程为：当待检测硬盘接入本工具时，在通电后，工具中内置的电流计能够精确的捕获待检测硬盘不同电压下的电流值，通过与数据库中标准电流值做对比，从而实现多电压DC电流检测。

一些实现中，故障硬盘样本库的构建过程为：收集磁头故障、固件故障、电机故障、电路故障等不同品牌、型号的机械硬盘，通过软件从硬盘开始通电为起始时间，开始录制电流波形。例如：正常机械硬盘启动、自检、就绪的5V、12V电流波形图以及故障(磁头故障)硬盘的5V、12V电流波形图。软件将故障盘电流波形最有特征的段落截取放入SQLite数据库中，例如磁头故障的硬盘在2.5s～9s内的电流波形最具有特征。放入SQLite数据库的数据形式是将特征段记录的点坐标位图的集合数字化，以16进制的形式存入数据库中；同时存入的数据字段包括：故障类型、硬盘型号，由此建立故障硬盘样本库，保存为.edb格式文件。

另一些实现中，SSD故障智能诊断模块的具体实现过程为：

获取正常机械硬盘启动、自检、就绪的5V、12V电流波形，通电后机械硬盘主轴电机旋转，瞬间(100ms内)12V对应电流达到300mAh，随后电流值逐渐上升，达到电流峰值：1650mAh，此时硬盘刚刚就绪，获取寄存器状态，电流瞬间降低至200mAh～600mAh范围内；5V对应电流在硬盘达到就绪状态前稳定在350mAh左右，硬盘达到就绪状态后，波动范围在300mAh～600mAh，硬盘达到就绪状态10s，电流持续稳定状态，12V对应电流300mAh左右(不超过300mAh)；5V对应电流稳定在400mAh左右，电流监测正常，可自动识别硬盘型号。

故障(磁头故障)硬盘的5V、12V电流波形监测：电流波形图为均匀的波浪且持续10秒钟以上，且寄存器状态灯为忙，通电后，机械硬盘主轴电机正常旋转，12V对应电流能够达到峰值电流，此时硬盘无法就绪，随后出现规律性电流振幅波动，随后主轴电机停转，电流降为0mAh；5V对应电流持续稳定为300mAh左右，输入硬盘型号后，自动与故障硬盘样本库的电流监测数据进行匹配确定故障类型。

本发明的匹配算法结合欧几里得度量和Pearson相关系数实现机械硬盘故障波形的匹配。

其中，欧几里得度量(euclidean metric)(也称欧氏距离)是一个通常采用的距离定义，指在m维空间中两个点之间的真实距离，或者向量的自然长度(即该点到原点的距离)。在二维和三维空间中的欧氏距离就是两点之间的实际距离。欧几里得度量用来确定两点间位置：软件首先通过定时记录一次机械硬盘通电后的波形，由于机械硬盘通电后只存在12V和5V两种电压，分别对应两种电流，所以定时记录一下两个电流所在X轴与Y轴的位置。例如：正常机械硬盘启动、自检、就绪的5V、12V电流波形图：通电后，机械硬盘主轴电机旋转，瞬间(100ms内)12V对应电流达到300mAh，随后电流值逐渐上升，达到电流峰值：1650mAh，此时硬盘刚刚就绪，获取寄存器状态，电流瞬间降低至200mAh～600mAh范围内；5V对应电流在硬盘达到就绪状态前稳定在350mAh左右，硬盘达到就绪状态后，波动范围在300mAh～600mAh，再将此位置与故障库中的样本坐标对比，二维空间的公式，如下：

其中，ρ为点(x₂,y₂)与点(x₁,y₁)之间的欧氏距离，|X|为点(x₂,y₂)到原点的欧氏距离。故障点与样本点之间距离越趋近于0，说明故障点与样本点越吻合。

Pearson相关系数(Pearson Correlation Coefficient)是用来衡量两个数据集合是否在一条线上面，它用来衡量定距变量间的线性关系。Pearson相关系数用来加强确定采集的故障点的集合是否和故障库中样本点的集合吻合。相关系数的绝对值越大，相关性越强：相关系数越接近于1或-1，相关度越强，相关系数越接近于0，相关度越弱。通常情况下通过以下取值范围判断变量的相关强度：相关系数0.8-1.0极强相关；相关系数0.6-0.8强相关；相关系数0.4-0.6中等程度相关；相关系数0.2-0.4弱相关；相关系数0.0-0.2极弱相关或无相关；对于x,y之间的相关系数r：当r大于0小于1时表示x和y正相关关系；当r大于-1小于0时表示x和y负相关关系；当r＝1时表示x和y完全正相关，r＝-1表示x和y完全负相关；当r＝0时表示x和y不相关；因此，相关系数越趋近于1相似度越吻合。

本发明的一些优选实施例中，本发明实施例以SSD的长度与宽度作为变量，确定SSD的不同接口。SSD接口识别模块的具体实现过程是通过对SSD尺寸参数的判断，确定SSD所需要使用的接口，并提示对应接口所在的位置进行插设。使用时，用户在拿到一块陌生的SSD时，首先使用工业标尺对SSD的长度与宽度进行测量，将长度值与宽度值输入SSD接口识别模块，由于SSD接口识别模块中预设有多种SSD的尺寸库，可以直接显示对应的SSD接口，并提示对应的为例，例如子板号，子板上标有物理序号。

本发明的一些优选实施例中，严重坏块的SSD，普通设备镜像这种SSD会一直卡死，无法继续镜像的数据提取难题。本发明实施例通过发送特殊工厂指令，使SSD在卡死时进行有效技术复位。

如图1所示，SSD坏块镜像模块的具体实现过程为：

磁盘克隆即能够正常访问用户区扇区，如果访问到不可读扇区，此时读取硬盘状态变为忙碌状态，无法继续读取后续扇区，则发送工厂级硬盘复位指令(软复位，硬复位，电源复位，NVMe协议复位)，复位后硬盘状态由忙碌变为就绪，设置跳过坏块区域(坏块大小对应的扇区大小可以进行定义)，用户区扇区可继续正常访问，磁盘克隆进程继续访问剩余扇区。优选地，SSD坏块镜像模块内还设置有哈希计算模块，被配置为支持存储介质物理、逻辑以及各种文件的MD5、SHA128和SHA256散列值的快速计算，判断源介质与镜像后的磁盘/文件的MD5值是否一致性。

本发明的一些优选实施例中，SSD数据恢复模块的原理为：映射表：将物理地址(存储芯片内部地址)映射为逻辑地址(操作***可识别的LBA)的一张表；磨损平衡机制：当写入新数据的时候，会自动往比较新的Block中去写，老的闪存就放在一旁歇歇，起到延长闪存颗粒寿命的作用，所以逻辑地址中连续存放的数据在物理地址中是飘移的，需要映射表来链接。SSD预读取机制：释放存储芯片中的可用空间，真正意义上的清0操作。TRIM一条是告诉SSD要擦除哪些数据的SATA接口指令。简单的来说，就是当某些数据可以被覆盖时(如：删除的数据区)，操作***会发给SSD一个TRIM指令。但在发送TRIM指令后，SSD不会立马擦除这些数据，而是会先修改地址映射表，将“TRIM标记区域”映射到一个全0的地址上去，这就是直接通过操作***层面看到的底层全0。但真实的数据依旧存储在存储芯片当中，待SSD空闲时或者是有新的写入请求时，才会进行预读取机制，真正擦除这一区域。换句话说，TRIM清理的数据只是被标记了，当***访问这些打了标记的数据时，SSD主控根本不读取物理数据，直接给***返回“0X00”，但是物理数据都是在的。最明显的证明：在使用PC3000或HDDOK对SSD进行镜像操作时，会发现在读取有数据的LBA时，BSY和DRQ显示灯会交替闪烁；在读取全0数据的LBA时，BSY和DRQ不会亮起，DRD与DSC常亮，说明SSD无工作。Trim指令也叫disable delete notify(禁用删除通知)，当在操作***中删除一个文件时，***并没有真正删掉这个文件的数据，它只是把这些数据占用的地址标记为‘空’，即可以覆盖使用。但这只是在文件***层面的操作，硬盘本身并不知道那些地址的数据已经‘无效’，除非***通知它要在这些地址写入新的数据。既然没有真正删除，那就留下了恢复的机会。

基于上述原理，SSD数据恢复模块的具体过程为：

通过读取芯片的物理数据，利用SSD主控芯片的编译机制，将每一芯片、通道中的数据依次读取出来。

标准的SATA指令和NVMe指令不能直接读取物理芯片数据，通过工厂自定义指令集(是指访问SSD芯片级固件数据的握手协议指令)来进行读取物理数据。具体为：在软件中进入对应功能模块，加载MPISP文件，此时软件会根据MPISP中的内容与SSD通讯，向SSD上传ISP微码，SSD通过后即可访问物理层数据。此时提取出的物理数据相对于逻辑上是不连续的，并且包含部分固件区结构体(即非用户数据)。所以需要对提取出来的物理数据进行过滤及重组排序，生成逻辑上连续的镜像文件，最后用目录解析功能对镜像文件进行逻辑扫描，按照文件类型的方式提取数据，如文档类、多媒体、归档等。

本发明的一些优选实施例中，SSD只读镜像模块实现的原理是修改桥接芯片内部的固件，屏蔽掉桥接芯片内部所有的ATA写指令，这样一来任何对SSD的写操作将会无效，从而实现SSD硬件层面的只读功能。支持对SSD做镜像克隆，可以镜像到SSD，也可以镜像成文件，并且还有自动比对功能。

本发明的一些优选实施例中，对于有电路故障的SSD可以智能启动电源保护功能，以防止SSD故障进一步扩大，电路保护模块的具体实现过程为：

对于数据库中已经记录最大电流参数的SSD，可自动设定过载限流保护；

对于数据库中没有记录最大电流参数的SSD，需要手动设置限流保护值，若人工无法确认该SSD具体限流保护值参数，可启用默认保护电流值：3A。限流保护的作用在于对一些浸水等电路损坏的SSD，可以保护SSD的电路故障不会进一步扩大，最大限度的保护检材不再二次受损。

本发明的一些优选实施例中，SSD检测完毕之后，会自动输出SSD故障诊断分析报告。SSD故障诊断分析报告里面会详细列出：SSD的实时状态、SSD的参数(品牌、主控型号、设备型号、序列号、固件版本号、容量)以及明确指出该SSD目前的故障种类。

本发明的一些优选实施例中，本发明的外壳可以采用金属壳体，外壳上设置有散热结构且设置有防静电结构，以及设置有USB 3.0数据传输接口以及外径2.5MM电源接口。

本发明的一些优选实施例中，本发明的控制处理器包含包括1块主板和14块子板，14块子板设置有29种接口，支持的接口有：SATA接口、m.2(NVMe)接口、m.2(SATA)接口、u.2接口、PCIe接口、苹果56P接口、苹果53P接口、苹果26P接口、苹果18P接口、CFast接口、mSATA接口、eSATA接口、MicroSATA接口、SFF-8784接口、LIF-SATA接口等。主板与子板之间采用抽拉式板卡设计，PCIe x8接口连接，接口稳固，操作便捷。子板集成SATA数据备份端口。

基于上述SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，对待检测硬盘例如SM2246XT、SM2258XT、PS3111进行诊断和恢复的过程为：

S1、实时监测SSD硬盘启动时候的五个状态信息：硬盘寄存器状态信息、调试端口(COM指令端口)的状态信息、电流电压实时波形、S.M.A.R.T状态信息、数据总线端口的实时状态，与大数据故障模型库比对，匹配数据取证，吻合度最高的就是实际故障，具体过程为：

①对于能够正常就绪的SATA协议SSD的描述：SM2246XT、SM2258XT、PS3111主控SSD通电后，首先有一个尖峰电流(尖峰电流值范围为250mA～450mA)，然后电流就一直保持平稳(正常通电后不工作电流小于150mA)，有数据读写时电流值稳定在150mA，即正常工作电流，如图2所示。

实验数据1:SM2246XT主控型号SSD启动电流波形图，如图3所示。

实验数据2：SM2258XT主控型号SSD启动电流波形图，如图4所示。

实验数据3：SM2258XT镜像数据时电流波形图(7～21.5秒段为镜像进程中)。

②SM2246XT、SM2258XT、PS3111主控SSD通电后对于一直都没有电流显示，判断为电路断路故障，发生的原因有保险元器件烧毁、供电模块损坏；

③PS3111主控SSD通电后尖峰电流没有达到尖峰电流值范围：250mA～450mA，电流在SSD通电后数值无波动并且持续相同，判断为晶振电路故障，发生的原因为晶振电路中的电容损坏(漏电)，导致晶振受到其他频率干扰无法正常工，此时SSD仍可以就绪，但无法访问扇区。实验数据4：PS3111主控型号晶振损坏电流波形图如图5所示，；

④SM2246XT、SM2258XT、PS3111主控SSD通电后瞬间(100ms内)一个尖峰电流(250mA～450mA)，然后就电流值变为0的情况，判断为***电路短路故障，发生的原因有：***电路元器件短路；

⑤SM2258XT主控SSD通电后电流值在产生尖峰电流(到达250mA～450mA的范围)后，在1～3秒内发生连续性电流波动(范围：100mA～250mA)，然后电流持续稳定在150mA的情况，判断为固件损坏，发生的原因有：主控芯片内部短路、SSD固件丢失、SSD存储芯片内部固件文件损坏，实验数据5：SM2258XT主控型号长忙电路波形图，如图6所示。

S2、SSD硬件故障诊断，在SSD通电后，根据

①电流在不同时间点跳变的幅度

②不同协议的SSD(SATA/NVMe/SCSI)不同信号的实时状态

③相关寄存器的实时状态

通过SSD故障智能诊断模块自动分析后：

可诊断出SSD***电路是否存在问题(短路、断路、不供电)；

可诊断出SSD主控芯片是否存在短路问题；

可诊断出SSD固件是否存在问题(掉固件)；

可诊断出SSD是否存在坏块问题。

S3、故障解决辅助

在诊断出SSD具体故障后，根据故障种类，比对故障样本数据库中已有故障现象，提出相应的故障解决方案及建议。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有控制处理器，所述控制处理器包括：

SSD故障智能诊断模块，被配置为实时监测SSD状态数据，采用多电压DC电流检测和大数据比对自动区分SSD的故障类型；

SSD接口识别模块，被配置为能够实现直接显示对应的SSD接口；

SSD坏块镜像模块，被配置为能够对存在大量坏块的SSD进行镜像提取；

SSD数据恢复模块，被配置为对SSD删除格式化TRIM后的恢复；

SSD只读镜像模块，被配置为支持硬件层的SSD只读功能；

供电可控模块，被配置为支持SSD的供电可控，能够打开或关闭SSD的供电；

电路保护模块，被配置为对有电路故障的SSD智能启动电源保护，防止SSD故障扩大；

诊断报告输出模块，被配置为支持SSD故障诊断报告的输出。

2.根据权利要求1所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，多电压DC电流检测过程为：当待检测硬盘接入所述工具通电后，内置的电流计捕获其不同电压下的电流值，通过与故障硬盘样本库中标准电流值做比对，实现多电压DC电流检测。

3.根据权利要求2所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，故障硬盘样本库的构建过程为：

收集磁头故障、固件故障、电机故障、电路故障不同品牌、型号的机械硬盘，通过软件从硬盘开始通电为起始时间，录制所需电流波形，包括：正常机械硬盘启动、自检、就绪的5V、12V电流波形图以及磁头故障硬盘的5V、12V电流波形图；将故障盘电流波形中具有显著特征的段落截取放入SQLite数据库中，放入SQLite数据库的数据形式是将特征段记录的点坐标位图的集合数字化，以16进制的形式存入数据库中，同时存入的数据字段包括：故障类型和硬盘型号，由此建立故障硬盘样本库，保存为.edb格式文件。

4.根据权利要求1所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，SSD故障智能诊断模块的诊断过程为：

获取通电硬盘在多电压下的电流波形；

输入硬盘型号后自动与故障硬盘样本库的电流监测数据进行匹配；

根据匹配结果判断故障类型，故障类型包括电路故障、主控芯片故障、存储芯片故障及固件故障；

其中，匹配方法采用欧几里得度量或Pearson相关系数，欧几里得度量是指故障点与样本点之间距离越趋近于0，说明故障点与样本点越吻合；Pearson相关系数的绝对值越大，相关性越强：相关系数越接近于1或-1，相关度越强，相关系数越接近于0，相关度越弱。

5.根据权利要求1～4任一项所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，SSD坏块镜像模块的镜像过程为：

磁盘克隆能够正常访问用户区扇区，如果访问到不可读扇区，此时读取硬盘状态变为忙碌状态，无法继续读取后续扇区，则发送工厂级硬盘复位指令，复位后硬盘状态由忙碌变为就绪，设置跳过坏块区域，用户区扇区可继续正常访问，磁盘克隆进程继续访问剩余扇区。

6.根据权利要求5所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，SSD坏块镜像模块包括哈希计算模块，哈希计算模块被配置为支持存储介质物理、逻辑以及各种文件的MD5、SHA128和SHA256散列值的快速计算，判断源介质与镜像后的磁盘/文件的MD5值是否一致性。

7.根据权利要求1～4任一项所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，电路保护模块的实现过程为：

对于数据库中已经记录最大电流参数的SSD，可自动设定过载限流保护；

对于数据库中没有记录最大电流参数的SSD，手动设置限流保护值，若人工无法确认该SSD具体限流保护值参数，可启用默认保护电流值。

8.根据权利要求1～4任一项所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，SSD接口识别模块以SSD的长度与宽度作为变量，确定SSD的不同接口，具体实现过程：通过对SSD尺寸参数的判断，确定SSD所需要使用的接口，并提示对应接口所在的位置进行插设。

9.根据权利要求8所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于，控制处理器包含包括1块主板和14块子板，14块子板设置有29种接口，支持的接口有：SATA接口、m.2NVMe接口、m.2SATA接口、u.2接口、PCIe接口、苹果56P接口、苹果53P接口、苹果26P接口、苹果18P接口、CFast接口、mSATA接口、eSATA接口、MicroSATA接口、SFF-8784接口、LIF-SATA接口，主板与子板之间采用抽拉式板卡设计，子板集成SATA数据备份端口。

10.根据权利要求1～4任一项所述的SSD硬盘故障诊断与数据恢复工具，其特征在于：

所述外壳采用金属壳体；

所述外壳上设置有散热结构和防静电结构；

所述外壳设置有USB 3.0数据传输接口以及外径2.5MM电源接口。

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