「机械硬盘」长期数据保存，竟然是这个“过时技术”最靠谱？

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发布时间：2022-08-12 22:31 来源：什么值得买

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[导读]：原文标题：长期数据保存，竟然是这个“过时技术”最靠谱？说到保存自己的照片、文档、影音资料，大家都有各自的方式。有些朋友钟情传统机械硬盘，有些朋友喜欢高速的固态硬盘...

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原文标题：长期数据保存，竟然是这个“过时技术”最靠谱？

说到保存自己的照片、文档、影音资料，大家都有各自的方式。有些朋友钟情传统机械硬盘，有些朋友喜欢高速的固态硬盘；有些朋友喜欢网络云存储，有些朋友偏爱移动硬盘 …… 然而你可能没想到的是，实际上，存储数据可靠时间最长的，居然是一个 " 过时技术 "！

机械硬盘：并非最强磁记录

存储在任何硬盘上的数据的寿命取决于其存储的条件和时间。对于机械硬盘，有三个主要因素：磁场破坏、环境条件和机械故障。

磁场破坏

大多数资料显示，永久磁铁的磁场强度以每年 1% 的速度损失。假设按这种最完美、缓慢的损失率，在大约 69 年后，主流尺寸的机械硬盘中的一半扇区将被损坏（因为它们到这个时候都失去了一半的磁记录强度）。这是一个相当长的时间，这种风险似乎很容易缓解，只需定时将数据重写到硬盘上。

要定期刷新机械硬盘上的数据，只需将其剪切到另一个地方，并将其重新写回硬盘。这样一来，物理磁盘表面的磁域就会以原来的强度更新（因为你只是把文件重新写回了磁盘）。如果你担心文件系统损坏，你也可以在把数据转回来之前格式化硬盘。

你也可以在把数据放到硬盘上时，用数据恢复和纠错工具来归档，从而帮助避免这个问题。许多存档格式支持包含数据恢复算法，所以即使你有几个损坏的扇区，你仍然可以重新建立丢失的数据。

一些涉密机构通过将硬盘暴露在一个非常强大的磁场中进行 " 消毒 "， " 重置 " 所有的扇区，有效地从硬盘中删除数据。请注意，在强磁场中或附近存储硬盘将严重影响存储在硬盘上的数据。

强磁铁的磁场对机械硬盘记录数据是毁灭性的

还有一件事很多人不知道，那就是机械硬盘伺服系统的磁道和标记。这些东西在出厂时只写了一次，以后就不再写了（相反，八九十年代的老掉牙硬盘可以通过低格重写这片区域）。用户的重新写入或所谓的低级格式化都不能刷新它们。因此一种更大可能就是磁盘上用户数据还在，但伺服系统的信息，丢了。

因此，从这一点来说，机械硬盘同样有 " 冷数据 " 问题，只是其需要 " 炒热 " 数据的周期，理论上非常长而已。

环境条件

人们普遍认为，不使用硬盘意味着下次使用它时，它将与您离开时一模一样。这是不对的，例如，暴露在空气中，随着时间的推移会导致生锈 ( 空气无处不在 ) 。

同时，潮湿的空气环境、硬盘外壳密封质量问题等，也会导致硬盘碟片的磁性涂层老化、脱落，从而导致数据丢失。这也是为什么企业级大容量机械硬盘选择惰性气体的氮气填充的原因。

机械故障

另外，在机械硬盘上的数据磁记录状态明显退化之前，硬盘中的实际物理马达就会失效。但如果经常偶尔使用一次（至少每一两年一次），应该可以缓解这个问题。

实际上，一些低端机械硬盘如果两个月以上不使用就会出现磁碟旋转困难，而另一些质量更好的硬盘可以间隔使用一年或更长时间。让你的硬盘在 24 小时内工作可以解决旋转问题。一般来说，硬盘的平均寿命约为 5 年，但未使用的硬盘寿命可能更长一点。

一个好的硬盘，如果不开封使用，甚至可以在 10 年后重新启用，但使用过的硬盘更容易暴露在可能降低其寿命的环境中

因此，机械硬盘并不是你长期备份重要数据的最佳选择，除非你能按期重新写入数据。建议对硬盘备份数据的有效期的期待不要超过 5 年。

SSD：" 冷数据 " 问题尤其突出

固态驱动器通常使用 NAND 闪存芯片。颗粒中的存储单元如同电池，主控通过检测这些 " 电池 " 的电压状态来判断其存储的数据内容。而存进 " 电池 " 中的电荷是不稳定的，当 " 电池 " 电荷泄露量过多，这个存储单元所表示的数据也就丢失了。而 NAND 颗粒不断被擦写，其绝缘层不断经受热电子的穿越而导致磨损，保存电荷的能力逐渐下降。

NAND 颗粒实际上是一种半导体门电路，数据擦除（左）就是一种电荷逃逸操作，而写入存储是一种电荷禁锢操作

现在的固态硬盘使用一种称为磨损均衡的技术来确保数据在单元之间均匀写入，从而防止单个单元接收过多的数据加剧这种电荷逃逸的问题。即便如此，随着 NAND 颗粒的自然磨损，每个固态设备最终都会变得不那么可靠。

因此，固态硬盘的备份数据安全面临甚至有些矛盾的问题：

频繁大负荷调用数据，造成颗粒磨损后数据丢失；

如果不写入放着，会面临固有的电荷逃逸产生的冷数据问题；

它缺乏类似机械硬盘的磁道单元容错机制，因此数据恢复极度困难。

因为环境等因素导致的主控损坏等因素也加大了这个风险。

固态技术协会（JEDEC）的标准，在 30 ℃不通电保存的情况下，消费级 NAND 里的数据有效期为一年

因此，超过 3 年的长期固态硬盘的数据备份，都存在着不同程度的风险。

" 过时 " 的反而最持久？

有点年头的电脑玩家都知道过去移动硬盘不普及，实际上那时候大家保存数据是 " 刻录光盘 "。不过，光盘读写速度实在是低，因此机械移动硬盘普及后，光盘就迅速沦为小众的数据备份方式了。

然而，光盘却是现在理论保存时间最长的数据备份方式。传统的光盘，是在盘片的染料层上用激光 " 烧录 " 出一个个的小坑，来记录数据。重新读取数据时，和唱片一样，是用激光头重新把各个坑的状态读出来解码。它的理论存储时间实际上就是染料的有效寿命，因为盘片的基底是塑料材质，在不刻意破坏的情况下，其可降解性趋近于 0，近乎可以永久保存。

在 CD 唱片和 DVD 时代，光盘染料最大的理论保存时间为 100 年。

但是现在蓝光时代，已经发展出了一种称为千年盘的 M-DISC 技术，这种光盘号称 " 钻石盘 "，能使得数据可靠性达到千年级。

有这么厉害？

这是因为 m 盘含有一种 " 无机岩石状物质 "，这是其他任何可刻录 DVD 都没有的。这种岩石状的材料，取代了标准 DVD 和蓝光光盘中脆弱的有机染料层。当然，这一层并不是由岩石构成的，它包含多层不同的物质，类似于层状岩石。

DVD（左）和 M-DISC 光盘结构材质对比

其中包括二氧化硅和碳，形成一种 " 玻璃碳 " 层，这使得光盘能够承受 500 摄氏度的温度。它也不容易受到氧气、氮气、水和其他在正常储存条件下发现的有害化学物质造成的危害。

到目前为止，你可能对 M-DISC 的说法持怀疑态度。然而，有确凿的证据支持这种说法。为了验证它的档案级数据存储有效性，美国海军对它进行了 ISO/IEC 16963 标准寿命测试，它毫发无损。在对比测试中，DVD 和 M-DISC 都遭受了三次极端高温、潮湿和全光谱光暴露约 26 小时，只有 M-Disc 在严酷的处理下存活下来，数据没有任何可见的退化。

法国国家计量和测试实验室在 90°C 和 85% 湿度下的加速老化测试中，普通的有机染料 DVD 数据可靠性在 250 小时后失效，无机染料 DVD 可以超过 250 小时，但 M-DISC 挺过了 1000 小时。

经历严酷环境折磨后，M-DISC 记录面基本没变，而 DVD 染料层已经变性

因此，目前 M-DISC 光盘已经被称为档案级备份光盘，用于各国的档案机关的重要数据化备份。

M-DISC 只是一种记录层材质不同的产品，数据格式和 DVD 及蓝光的数据格式一样，可以被部分高功率的刻录机正常刻写（例如建兴、华硕、LG 的几款 500 元以上级别刻录机），可以被所有的光盘驱动器读取。只是价格较贵，目前 M-DISC 主要由技术发明公司千年塔公司和著名的光盘品牌威宝生产，一张 25GB 的蓝光标准 M-DISC 价格在 30 元以上，确实只适合非常重要的数据长期保存。

M-DISC 的问题在于贵，无论是盘片还是支持它的刻录机