تهيئة القرص

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

تهيئة القرص هي عملية تجهيز جهاز تخزين البيانات ، مثل القرص الصلب أو محرك الأقراص ذي الحالة الصلبة أو القرص المرن أو بطاقة الذاكرة أو محرك أقراص USB ، للاستخدام الأولي. في بعض الحالات، قد تُنشئ عملية التهيئة نظام ملفات جديدًا واحدًا أو أكثر . يُشار غالبًا إلى الجزء الأول من عملية التهيئة، الذي يُجري التحضير الأساسي للوسيط، باسم "التهيئة منخفضة المستوى". [ 1 ] أما التقسيم فهو المصطلح الشائع للجزء الثاني من العملية، حيث يُقسّم الجهاز إلى عدة أجهزة فرعية، وفي بعض الحالات، تُكتب معلومات على الجهاز تسمح بتشغيل نظام التشغيل منه. [ 1 ] [ 2 ] أما الجزء الثالث من العملية، والذي يُطلق عليه عادةً "التهيئة عالية المستوى"، فيشير في أغلب الأحيان إلى عملية إنشاء نظام ملفات جديد. [ 1 ] في بعض أنظمة التشغيل، يمكن دمج كل أو أجزاء من هذه العمليات الثلاث أو تكرارها على مستويات مختلفة [ أ ] ، ويُفهم مصطلح "التهيئة" على أنه عملية يتم فيها تجهيز وسيط تخزين جديد بالكامل لتخزين الملفات . تتيح بعض أدوات التنسيق التمييز بين التنسيق السريع، الذي لا يمحو جميع البيانات الموجودة، والتنسيق الطويل الذي يمحو جميع البيانات الموجودة.

كقاعدة عامة، [ ب ] يؤدي تهيئة القرص افتراضيًا إلى ترك معظم البيانات الموجودة عليه، إن لم يكن جميعها؛ ويمكن استعادة بعضها أو معظمها باستخدام أدوات خاصة أو أدوات ذات صلاحيات مميزة . [ 6 ] يمكن للأدوات الخاصة إزالة بيانات المستخدم عن طريق الكتابة فوق جميع الملفات والمساحة الحرة مرة واحدة . [ 7 ]

تاريخ

الكتلة ، وهي عدد متجاور من البايتات ، هي أصغر وحدة تخزين تُقرأ وتُكتب على القرص بواسطة برنامج تشغيل القرص. كانت محركات الأقراص الأولى ذات أحجام كتل ثابتة (على سبيل المثال، وحدة تخزين القرص IBM 350 (في أواخر الخمسينيات) كان حجم الكتلة فيها 100 حرف من ستة بتات)، ولكن بدءًا من طراز 1301 [ 8 ]، سوّقت IBM أنظمة فرعية تتميز بأحجام كتل متغيرة: حيث يمكن أن يحتوي مسار معين على كتل بأحجام مختلفة. وسّعت الأنظمة الفرعية للأقراص وأجهزة التخزين الأخرى ذات الوصول المباشر في نظام IBM System/360 هذا المفهوم في شكل بيانات مفتاح العد (CKD) ولاحقًا بيانات مفتاح العد الموسّعة (ECKD)؛ ومع ذلك، توقف استخدام حجم الكتلة المتغير في محركات الأقراص الصلبة في التسعينيات؛ وكان أحد آخر محركات الأقراص الصلبة التي تدعم حجم الكتلة المتغير هو IBM 3390 Model 9، الذي أُعلن عنه في مايو 1993. [ 9 ]

تظهر محركات الأقراص الصلبة الحديثة، مثل محركات SAS [ d ] و SATA [ 10 ] ، عند واجهاتها كمجموعة متجاورة من الكتل ذات الحجم الثابت؛ لسنوات عديدة ، كان طولها 512 بايت ، ولكن بدءًا من عام 2009 وتسارعًا حتى عام 2011، بدأت جميع الشركات المصنعة الرئيسية لمحركات الأقراص الصلبة في إصدار منصات محركات أقراص صلبة تستخدم التنسيق المتقدم للكتل المنطقية بحجم 4096 بايت. [ 11 ] [ 12 ]

كانت الأقراص المرنة تستخدم بشكل عام أحجام كتل ثابتة فقط، ولكن هذه الأحجام كانت تعتمد على نظام التشغيل الخاص بالجهاز المضيف وتفاعله مع وحدة التحكم الخاصة به ، بحيث يكون لنوع معين من الوسائط (مثل DSDD مقاس 5¼ بوصة) أحجام كتل مختلفة اعتمادًا على نظام التشغيل المضيف ووحدة التحكم.

تستخدم الأقراص الضوئية عمومًا أحجام كتل ثابتة فقط.

عملية تهيئة القرص

تتضمن عملية تهيئة القرص لاستخدامه من قبل نظام التشغيل وتطبيقاته عادةً ثلاث عمليات مختلفة. [ هـ ]

  1. تُحدد عملية التهيئة منخفضة المستوى (أي الأقرب إلى مكونات القرص) أسطح الأقراص بعلامات تُشير إلى بداية كتلة التسجيل (تُسمى اليوم عادةً علامات القطاعات) ومعلومات أخرى مثل رمز التحقق من التكرار الدوري (CRC) للكتلة ، والتي يستخدمها لاحقًا، في العمليات العادية، مُتحكم القرص لقراءة البيانات أو كتابتها. تهدف هذه العملية إلى أن تكون الأساس الدائم للقرص، وغالبًا ما تُنجز في المصنع.
  2. تقسم عملية التقسيم القرص إلى منطقة واحدة أو أكثر، وتكتب هياكل البيانات على القرص لتحديد بداية ونهاية كل منطقة. غالبًا ما يتضمن هذا المستوى من التنسيق فحص المسارات أو القطاعات التالفة.
  3. تُنشئ عملية التهيئة عالية المستوى تنسيق نظام الملفات داخل قسم القرص أو وحدة التخزين المنطقية . [ 1 ] تتضمن هذه التهيئة هياكل البيانات التي يستخدمها نظام التشغيل لتحديد محتويات محرك الأقراص المنطقي أو القسم. قد يحدث هذا أثناء تثبيت نظام التشغيل، أو عند إضافة قرص جديد. قد يُحدد نظام الملفات الموزعة وقرص التخزين كتلة تمهيد اختيارية، و/أو معلومات متنوعة عن وحدات التخزين والمجلدات لنظام التشغيل.

تهيئة الأقراص المرنة على مستوى منخفض

يتم تنفيذ التنسيق منخفض المستوى للأقراص المرنة (والأقراص الصلبة المبكرة) بواسطة وحدة التحكم في محرك الأقراص.

بالنسبة لقرص مرن قياسي بسعة 1.44 ميجابايت ، يقوم التنسيق منخفض المستوى عادةً بكتابة 18 قطاعًا بحجم 512 بايت لكل مسار من المسارات الـ 160 (80 على كل جانب) من القرص المرن، مما يوفر 1,474,560 بايت من مساحة التخزين على القرص.

تتجاوز سعة القطاعات الفيزيائية 512 بايت، إذ تتضمن، بالإضافة إلى حقل البيانات البالغ 512 بايت، حقل مُعرِّف القطاع، وبايتات CRC (وفي بعض الحالات بايتات تصحيح الأخطاء )، وفجوات بين الحقول. ولا تُحتسب هذه البايتات الإضافية عادةً ضمن السعة التخزينية الإجمالية للقرص.

يمكن استخدام تنسيقات مختلفة منخفضة المستوى على نفس الوسائط ؛ على سبيل المثال، يمكن استخدام السجلات الكبيرة لتقليل حجم الفجوة بين السجلات.

سمحت العديد من البرامج المجانية وبرامج المشاركة والبرامج المجانية (مثل GParted و FDFORMAT و NFORMAT و VGA-Copy و 2M) بمزيد من التحكم في عملية التهيئة، مما يسمح بتهيئة أقراص 3.5 بوصة عالية الكثافة بسعة تصل إلى 2 ميجابايت.

تشمل التقنيات المستخدمة ما يلي:

  • انحراف قطاع الرأس/المسار (تحريك ترقيم القطاعات للأمام عند تغيير الجانب وخطوات المسار لتقليل التأخير الميكانيكي)،
  • تداخل القطاعات (لزيادة الإنتاجية من خلال تنظيم القطاعات على المسار)،
  • زيادة عدد القطاعات لكل مسار (بينما يستخدم تنسيق 1.44 ميجابايت العادي 18 قطاعًا لكل مسار، فمن الممكن زيادة هذا العدد إلى 21 كحد أقصى)، و
  • زيادة عدد المسارات (يمكن لمعظم محركات الأقراص تحمل التمديد إلى 82 مسارًا: على الرغم من أن بعضها يمكن أن يتعامل مع المزيد، إلا أن البعض الآخر قد يتعطل).

يدعم نظام لينكس مجموعة متنوعة من أحجام القطاعات، [ 13 ] ويدعم نظاما DOS وويندوز تنسيق القرص المرن DMF ذو حجم السجل الكبير . [ 14 ]

بعد تحديد بنية المسارات، يحتاج برنامج التهيئة أيضًا إلى ملء القرص المرن بالكامل والبحث عن القطاعات التالفة . تقليديًا، كانت القطاعات الفيزيائية تُهيأ بقيمة تعبئة وفقًا لجدول معلمات القرص (DPT) الخاص بـ 0xF6INT  1Eh أثناء التهيئة على أجهزة IBM المتوافقة. تُستخدم هذه القيمة أيضًا في Atari Portfolio . عادةً ما كانت أقراص CP/M المرنة مقاس 8 بوصات تأتي مهيأة مسبقًا بقيمة تعبئة [ 15 ] ، وبفضل Digital Research، استُخدمت هذه القيمة أيضًا في Atari ST وبعض أقراص Amstrad المرنة. [ f ] أما Amstrad فتُستخدم كقيمة تعبئة.0xE50xF4

تهيئة الأقراص الصلبة على مستوى منخفض (LLF)

تنسيق منخفض المستوى لمحرك أقراص صلبة IBM PC XT بسعة 10 ميجابايت

كانت محركات الأقراص الصلبة قبل التسعينيات تحتوي عادةً على وحدة تحكم منفصلة تحدد كيفية ترميز البيانات على الوسائط. ونظرًا لاحتمالية شراء الوسائط ومحرك الأقراص و/أو وحدة التحكم من موردين مختلفين، كان بإمكان المستخدمين غالبًا إجراء عمليات تهيئة منخفضة المستوى. كما أن الشراء المنفصل كان ينطوي على احتمالية عدم التوافق بين المكونات المختلفة، مما قد يؤدي إلى عدم تخزين النظام الفرعي للبيانات بشكل موثوق .

كان تهيئة محركات الأقراص الصلبة من المستوى المنخفض (LLF) بواسطة المستخدم شائعًا في أنظمة الحواسيب الصغيرة والشخصية حتى تسعينيات القرن الماضي. وكانت شركة IBM وغيرها من موردي أنظمة الحواسيب المركزية تُزوّد ​​محركات الأقراص الصلبة (أو وسائط التخزين في حالة محركات الأقراص الصلبة القابلة للإزالة) بتهيئة منخفضة المستوى. وكانت هذه التهيئة تتضمن عادةً تقسيم كل مسار على القرص إلى كتلة واحدة أو أكثر، تحتوي على بيانات المستخدم ومعلومات التحكم المرتبطة بها. استخدمت الحواسيب المختلفة أحجامًا مختلفة للكتل، ومن الجدير بالذكر أن IBM استخدمت أحجامًا متغيرة ، ولكن انتشار حاسوب IBM الشخصي دفع الصناعة إلى اعتماد معيار 512 بايت من بيانات المستخدم لكل كتلة بحلول منتصف ثمانينيات القرن الماضي.

بحسب النظام، كانت عملية التهيئة منخفضة المستوى تتم عادةً بواسطة أداة مساعدة في نظام التشغيل. أما أجهزة الكمبيوتر الشخصية المتوافقة مع IBM فكانت تستخدم نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS)، الذي يتم استدعاؤه باستخدام برنامج تصحيح الأخطاء في نظام MS-DOS ، لنقل التحكم إلى روتين مخفي في عناوين مختلفة في أنظمة BIOS المختلفة. [ 16 ]

الانتقال من LLF

ابتداءً من أواخر ثمانينيات القرن الماضي، وبفضل الانتشار الواسع لأجهزة الكمبيوتر الشخصية المتوافقة مع IBM، أصبحت محركات الأقراص الصلبة متوفرة بشكل روتيني مُهيأة مسبقًا بتنسيق منخفض المستوى متوافق. في الوقت نفسه، انتقلت الصناعة من واجهات التسلسل البتية التقليدية (البسيطة) إلى واجهات التسلسل البتية الحديثة (الذكية) وواجهات التسلسل اللفظية ، حيث كان يتم تنفيذ التنسيق منخفض المستوى في المصنع. [ 17 ] [ 18 ] وبناءً على ذلك، لا يمكن للمستخدم النهائي تهيئة محرك الأقراص الصلبة الحديث بتنسيق منخفض المستوى.

الأقراص الحديثة: إعادة التهيئة

لم تعد محركات الأقراص الصلبة الحديثة قادرة على تنفيذ عملية إعادة تهيئة القرص بعد الإنتاج (LLF)، أي إعادة إنشاء التخطيط الأساسي للمسارات والكتل على سطح التسجيل. تشير إعادة التهيئة إلى العمليات التي تعيد القرص إلى حالة المصنع: بدون بيانات، بدون تقسيم، وجميع الكتل متاحة للاستخدام.

دعم مجموعة الأوامر

توفر واجهة SCSI أمر " تهيئة الوحدة" . يُنفذ هذا الأمر خطوة التحقق اللازمة لاستبعاد القطاعات التالفة ، كما يتيح تغيير حجم القطاع. يمكن استخدام برنامج سطر الأوامر sg_format لتنفيذ هذا الأمر. [ 19 ] تتوفر أحجام قطاعات متنوعة، ولكنها غير متاحة على جميع الأجهزة: قطاعات بحجم 512، 520، 524، 528، 4096، 4112، 4160، و4224 بايت. [ 20 ] على الرغم من أن أمر SCSI يوفر العديد من الخيارات، بما في ذلك تغيير الحجم، إلا أنه لا يُعالج طبقة المسار حيث تتم عملية التهيئة على مستوى منخفض. [ 21 ]

لا توفر واجهة ATA وظيفة تهيئة منخفضة المستوى، ولكنها تسمح بتغيير حجم القطاع عبر الأمر SET SECTOR CONFIGURATION ( --set-sector-size in ). (عادةً ما تدعم محركات الأقراص الاستهلاكية قطاعات بحجم 512 و4096 بايت فقط ). على الرغم من أن تغيير حجم القطاع قد يُشوّش البيانات، إلا أنه ليس طريقة آمنة لمسح البيانات، ولا يتم إجراء أي عملية تحقق من ذلك. توفر واجهة ATA أمرًا منفصلاً للمسح الآمن للبيانات ( --security-erase in ). [ 22 ]hdparmhdparm

تعتمد محركات أقراص NVMe على طريقة قياسية للتهيئة، متوفرة، على سبيل المثال، في برنامج سطر الأوامر الخاص بنظام Linux، وهو nvme format . وتتوفر خيارات لتغيير حجم القطاع ومسح البيانات بشكل آمن. [ 23 ] تجدر الإشارة إلى أن محركات أقراص NVMe هي عمومًا محركات أقراص صلبة، مما يجعل هذا التمييز بين "المسارات" غير ذي جدوى.

توفر محركات أقراص Seagate Technology وحدة تحكم لتصحيح الأخطاء التسلسلية بتقنية TTL . [ 24 ] ومن بين وظائفها الأخرى، يمكن لوحدة التحكم تهيئة أقسام "النظام" و"المستخدم" مع إجراء فحوصات العيوب (إعادة التهيئة على الكتل المنطقية المُنشأة مسبقًا) وتعديل معلمات المسار (إدارة التنسيق الفعلي منخفض المستوى). [ 25 ]

ملء القرص

عندما تكون وظيفة إعادة التهيئة المدمجة في القرص الصلب (انظر أعلاه) غير متاحة بسبب قيود في برنامج التشغيل أو النظام، فمن الممكن ملء القرص بالكامل. في الأقراص الصلبة القديمة التي لا تدعم إدارة القطاعات التالفة ، [ 26 ] سيحتاج البرنامج أيضًا إلى التحقق من وجود أي قطاعات تالفة ومحاولة تجنبها. أما في الأقراص الأحدث المزودة بإدارة العيوب، فقد تبقى القطاعات المعاد تخصيصها دون مسح، بينما تقوم وظيفة إعادة التهيئة المدمجة بمسحها. [ 27 ]

في العصر الحديث، من الشائع ملء محركات الأقراص الصلبة بقيم صفرية 0x00. إحدى الطرق الشائعة لتنفيذ هذه العملية هي كتابة بايتات ذات قيمة صفرية على القرص باستخدام أداة dd في نظام يونكس، مع استخدام دفق /dev/zero كملف إدخال والقرص نفسه (أو قسم محدد منه) كملف إخراج. [ 28 ] قد يستغرق هذا الأمر ساعات طويلة، وسيؤدي إلى مسح جميع الملفات وأنظمة الملفات.

تُستخدم قيمة معينة 0xFFعلى أقراص الفلاش لتقليل التلف . وهذه القيمة هي عادةً القيمة الافتراضية المستخدمة على أقراص ROM (التي لا يمكن إعادة تهيئتها). تسمح بعض الأدوات المتقدمة بضبط قيمة التعبئة. [ h ]

لا يُعدّ ملء القرص بالأصفار طريقةً آمنةً لإعداده للاستخدام مع نظام ملفات مُشفّر. فذلك يُبطل إمكانية إنكار العملية ، إذ ستبرز المناطق المُشفّرة (التي لا يُمكن تمييزها عن البيانات العشوائية بدون مفتاح، إلا إذا تم اختراق التشفير) بين كتل الأصفار. والأسلوب الصحيح هو ملء القرص بالأصفار داخل طبقة مُشفّرة مؤقتة، ثم التخلص من المفتاح وإعدادات الطبقة. (يُوفّر /dev/urandom مستوى أمان مُشابهًا، ولكنه يميل إلى أن يكون بطيئًا). [ 29 ]

ارتباك

يبدو أن الغموض الحالي في مصطلح "التنسيق منخفض المستوى" ناتج عن عدم اتساق التوثيق على مواقع الويب، واعتقاد العديد من المستخدمين بأن أي عملية أدنى من تنسيق عالي المستوى (نظام الملفات) يجب أن تُسمى تنسيقًا منخفض المستوى . ولأن معظم عمليات التنسيق منخفض المستوى لا يمكن إجراؤها اليوم إلا في المصنع، فإن العديد من مصنعي محركات الأقراص يصفون برامج إعادة التهيئة بأنها أدوات LLF على مواقعهم الإلكترونية. ولأن المستخدمين عمومًا لا يملكون وسيلة لتحديد الفرق بين LLF الكامل وإعادة التهيئة (إذ يلاحظون ببساطة أن تشغيل البرنامج ينتج عنه قرص صلب يجب تهيئته بتنسيق عالي المستوى)، فقد ساهم كل من المستخدم غير المطلع والمعلومات المتضاربة من مختلف مصنعي محركات الأقراص في استمرار هذا الخطأ.

ملاحظة: بغض النظر عن سوء استخدام هذه المصطلحات المحتمل، فإن العديد من المواقع توفر أدوات إعادة التهيئة هذه (ربما كملفات صور أقراص مرنة قابلة للتشغيل أو أقراص مضغوطة)، وذلك للكتابة فوق كل بايت والتحقق من وجود قطاعات تالفة على القرص الصلب.

التقسيم

التقسيم هو عملية كتابة المعلومات في كتل من جهاز تخزين أو وسيط لتقسيم الجهاز إلى عدة أجهزة فرعية، حيث يتم التعامل مع كل منها بواسطة نظام التشغيل كجهاز منفصل، وفي بعض الحالات، للسماح بتشغيل نظام التشغيل من الجهاز.

في أنظمة التشغيل MS-DOS و Microsoft Windows وأنظمة التشغيل المبنية على UNIX (مثل BSD و Linux و macOS )، يتم ذلك عادةً باستخدام محرر أقسام ، مثل fdisk أو GNU Parted أو Disk Utility . تدعم هذه الأنظمة إنشاء أقسام متعددة.

لا يتم تقسيم الأقراص المرنة؛ ومع ذلك، اعتمادًا على نظام التشغيل، قد تتطلب معلومات وحدة التخزين حتى يتمكن نظام التشغيل من الوصول إليها.

لا تتعامل برامج تحرير الأقسام و ICKDSF اليوم مع الوظائف منخفضة المستوى لمحركات الأقراص الصلبة ومحركات الأقراص الضوئية مثل كتابة علامات التوقيت، ولا يمكنها إعادة تهيئة قرص حديث تم مسحه مغناطيسيًا أو فقد تنسيق المصنع بطريقة أخرى.

أنظمة التشغيل من IBM المشتقة من CP-67 ، على سبيل المثال، z/VM ، تحتفظ بمعلومات التقسيم للأقراص المصغرة خارجيًا عن محرك الأقراص.

تنسيق عالي المستوى

لقطة شاشة لمرحلة تهيئة القرص الصلب ضمن معالج تثبيت نظام التشغيل ويندوز 95.

تهيئة القرص عالية المستوى هي عملية إعداد نظام ملفات فارغ على قسم من القرص أو وحدة تخزين منطقية ، وبالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية، تتضمن تثبيت قطاع التمهيد . [ 1 ] غالبًا ما تكون هذه عملية سريعة، ويشار إليها أحيانًا باسم التهيئة السريعة .

قد تتضمن عملية تهيئة محرك أقراص منطقي كامل أو قسم فحصًا اختياريًا بحثًا عن العيوب، وهو ما قد يستغرق وقتًا طويلاً.

في حالة الأقراص المرنة، عادةً ما تتم عملية التهيئة على المستويين العالي والمنخفض في خطوة واحدة بواسطة برنامج تهيئة القرص. كانت الأقراص المرنة ذات الثماني بوصات تأتي عادةً مهيأة على المستوى المنخفض ومملوءة بقيمة تعبئة تنسيق 0xE5. [ 15 ] [ f ] منذ التسعينيات، تم شحن معظم الأقراص المرنة ذات 5.25 بوصة و3.5 بوصة مهيأة مسبقًا من المصنع كأقراص DOS FAT12 .

في أنظمة تشغيل الحواسيب المركزية الحالية من IBM، المشتقة من OS/360 و DOS/360 ، مثل z/OS و z/VSE ، تتم تهيئة محركات الأقراص باستخدام أمر INIT الخاص بأداة ICKDSF . [ 30 ] تدعم هذه الأنظمة قسمًا واحدًا فقط لكل جهاز، يُسمى وحدة تخزين. تشمل وظائف ICKDSF كتابة السجل 0 على كل مسار، وكتابة نص IPL ، وإنشاء تسمية لوحدة التخزين، وإنشاء جدول محتويات وحدة التخزين (VTOC)، وإنشاء فهرس VTOC (VTOCIX) اختياريًا. يمكن أيضًا إجراء التهيئة عالية المستوى كجزء من تخصيص ملف، بواسطة أداة خاصة بنظام الملفات، أو في بعض طرق الوصول القديمة، أثناء كتابة البيانات الجديدة. في خدمات نظام Unix في z/OS، توجد ثلاثة مستويات متميزة من التهيئة عالية المستوى:

  • تهيئة وحدة تخزين باستخدام ICKDSF
  • تهيئة مجموعة بيانات خطية VSAM (LDS) كجزء من تخصيصها على وحدة التخزين باستخدام خدمات أساليب الوصول (IDCAMS) DEFINE
  • تهيئة مجموعة zFS في LDS باستخدام ioeagfmt.

في أنظمة تشغيل IBM المشتقة من CP-67 ، يؤدي تهيئة وحدة التخزين إلى تهيئة المسار 0 وجدول محتويات افتراضي (VTOC). أما أنظمة التشغيل الضيف فهي المسؤولة عن تهيئة الأقراص المصغرة ؛ حيث يقوم الأمر CMS FORMAT بتهيئة نظام ملفات CMS على قرص مصغر CMS.

منطقة محمية من قبل المضيف

المنطقة المحمية للمضيف، والتي يشار إليها أحيانًا باسم المنطقة المحمية المخفية، هي منطقة من القرص الصلب يتم تهيئتها على مستوى عالٍ بحيث لا تكون هذه المنطقة مرئية عادةً لنظام التشغيل الخاص بها .

إعادة تهيئة

إعادة التهيئة هي عملية تهيئة متقدمة تُجرى على قرص صلب سليم لتحرير محتوياته. وتختلف هذه العملية من نظام تشغيل لآخر، لأن ما يُجرى فعليًا على البيانات الموجودة يختلف باختلاف النظام. أهم ما في هذه العملية هو تحرير مساحة على القرص لاستخدامها في بيانات أخرى. يتطلب "مسح" كل شيء فعليًا الكتابة فوق كل كتلة بيانات على القرص، وهو أمر لا تقوم به العديد من أدوات التهيئة المتقدمة.

غالبًا ما يُفهم من إعادة تهيئة القرص إعادة تثبيت نظام التشغيل وجميع البرامج الأخرى بعد اكتمال التهيئة. وبدلًا من محاولة إصلاح نظام يعاني من خلل أو ثغرة أمنية، قد يكون من الضروري إعادة تهيئة كل شيء والبدء من الصفر. وتُستخدم مصطلحات عامية مختلفة لوصف هذه العملية، مثل "المسح وإعادة التحميل" و"إعادة التثبيت" و"إعادة إنشاء النظام" وغيرها. مع ذلك، فإن إعادة تهيئة قرص يحتوي على بيانات المستخدم فقط لا تتطلب إعادة تثبيت نظام التشغيل.

التنسيق

DOS و OS/2 و Windows

فشل مفتاح FORMAT /U في نظام التشغيل MS-DOS 6.22a في الكتابة فوق محتوى القسم

أمر التهيئة : في أنظمة MS-DOS و PC DOS و OS/2 و Microsoft Windows ، يُمكن تهيئة القرص باستخدام formatالأمر `format` . formatعادةً ما يطلب البرنامج تأكيدًا مسبقًا لمنع حذف البيانات عن طريق الخطأ، ولكن بعض إصدارات DOS تحتوي على /AUTOTESTخيار غير موثق؛ عند استخدامه، يتم تخطي التأكيد المعتاد وتبدأ عملية التهيئة فورًا. يستخدم فيروس WM/FormatC هذا الأمر لتهيئة القرص C: بمجرد فتح أي مستند.

التنسيق غير المشروط : يوجد أيضًا /Uخيار يُجري تنسيقًا غير مشروط ، والذي في معظم الحالات يستبدل القسم بأكمله، [ 31 ] مما يمنع استعادة البيانات باستخدام البرامج. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذا /Uالخيار يعمل بكفاءة مع الأقراص المرنة فقط (انظر الصورة على اليمين). من الناحية التقنية، ما لم /Qيُستخدم هذا الخيار، تُنسق الأقراص المرنة دائمًا على مستوى منخفض بالإضافة إلى المستوى العالي. في بعض الحالات مع أقسام القرص الصلب، /Uيمنع هذا الخيار إنشاء unformatمعلومات في القسم المراد تنسيقه، بينما يُبقي محتويات القسم سليمة تمامًا (لا تزال على القرص ولكنها مُعلّمة كمحذوفة). في مثل هذه الحالات، تظل بيانات المستخدم قابلة للاستعادة باستخدام أدوات متخصصة مثل EnCase أو برامج تحرير الأقراص . لذلك، لا يُنصح بالاعتماد على هذا الخيار للكتابة الآمنة على أقسام القرص الصلب، ويُفضل استخدام /Uأدوات مُخصصة مثل DBAN .

الكتابة فوق الملفات : في نظام التشغيل ويندوز فيستا والإصدارات الأحدث، ستتم الكتابة فوق الملفات غير المنسقة بسرعة أثناء عملية التنسيق. هذا لا ينطبق على نظام التشغيل ويندوز إكس بي والإصدارات الأقدم. [ 32 ]

نظام التشغيل OS/2/L : في نظام التشغيل OS/2، سيؤدي استخدام المعامل الذي يحدد تنسيقًا طويلًا إلى الكتابة فوق القسم أو محرك الأقراص المنطقي بالكامل . يُحسّن هذا من قدرة أداة CHKDSK على استعادة الملفات.

أنظمة تشغيل شبيهة بنظام يونكس

تُجرى عملية تهيئة الأقراص على هذه الأنظمة عادةً باستخدام mkfsالأمر `fs`. في نظام لينكس (وربما أنظمة أخرى أيضًا) mkfs، يُستخدم `fs` عادةً كغلاف لأوامر خاصة بنظام الملفات، والتي تحمل الاسم ` fsname` ، حيث يُمثل `fsname` اسم نظام الملفات المراد تهيئة القرص به. [ 33 ] بعض أنظمة الملفات التي لا تدعمها بعض تطبيقات `fs` لها أدوات معالجة خاصة بها؛ على سبيل المثال ، يوفر Ntfsprogs أداة تهيئة لنظام ملفات NTFS .mkfs.fsnamemkfs

تتضمن بعض أنظمة التشغيل يونكس والأنظمة الشبيهة بها أدوات تهيئة متقدمة، عادةً لتسهيل عملية تهيئة القرص و/أو تمكين المستخدم من تقسيم القرص باستخدام الأداة نفسها. ومن الأمثلة على ذلك برنامج GNU Parted (بواجهاته الرسومية المختلفة مثل GParted و KDE Partition Manager ) وتطبيق Disk Utility على نظام التشغيل Mac OS X.

استعادة البيانات من قرص مهيأ

كما هو الحال عند حذف الملفات بواسطة نظام التشغيل، لا تُمسح البيانات الموجودة على القرص بالكامل أثناء كل عملية تهيئة عالية المستوى. بدلاً من ذلك، تُعلّم المنطقة التي تحتوي على البيانات على القرص بأنها متاحة، وتحتفظ بالبيانات القديمة حتى يتم استبدالها. إذا تمت تهيئة القرص بنظام ملفات مختلف عن النظام الذي كان موجودًا سابقًا على القسم، فقد تُستبدل بعض البيانات التي لم تكن لتُستبدل لو تم استخدام نفس نظام الملفات. مع ذلك، في بعض أنظمة الملفات (مثل NTFS، وليس FAT)، قد لا تُكتب فهارس الملفات (مثل $MFTs في NTFS، وinodes في ext2/3، إلخ) في نفس المواقع بالضبط. وإذا زاد حجم القسم، حتى أنظمة ملفات FAT ستستبدل المزيد من البيانات في بداية ذلك القسم الجديد.

من منظور منع استعادة البيانات الحساسة باستخدام أدوات الاستعادة، يجب الكتابة فوق البيانات بالكامل (كل قطاع)، إما بواسطة أداة منفصلة، ​​أو أثناء عملية التهيئة. تُحذف البيانات في أنظمة DOS وOS/2 وWindows عند استخدام الخيار /L (طويل) في عملية التهيئة، ودائمًا مع مجموعات البيانات المقسمة (PDS) في نظام MVS وأنظمة الملفات الأحدث على أجهزة IBM الرئيسية.

يُثار جدلٌ حول ما إذا كانت عملية ملء البيانات بالأصفار لمرة واحدة كافية لتدمير البيانات الحساسة على وسائط التخزين المغناطيسية القديمة (حتى تسعينيات القرن الماضي): إذ يدّعي غوتمان (المعروف بطريقة غوتمان ذات 35 تمريرة ) أن مجهر القوة المغناطيسية قد يكون قادرًا على "رؤية" البتات القديمة على القرص المرن، [ 34 ] لكن المصادر التي استشهد بها لا تُثبت ذلك. ويُعتقد أن الملء العشوائي أقوى من الملء بنمط ثابت. [ 35 ] ووفقًا للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (2014) ورايت وآخرون (2008)، فإن عملية ملء البيانات بالأصفار لمرة واحدة كافية لمنع بقاء البيانات . [ 36 ] [ 37 ] ويُعتبر خيار المسح الآمن المُدمج في محركات الأقراص الصلبة موثوقًا به، [ 27 ] [ 38 ] مع التنويه إلى أن محركات الأقراص الصلبة القديمة معروفة بسوء تنفيذ هذه الوظيفة. [ 39 ]

إزالة المغناطيسية فعالة دون جدل؛ ومع ذلك، قد يجعل هذا محرك الأقراص غير قابل للاستخدام . [ 27 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ على سبيل المثال، تهيئة وحدة تخزين، وتهيئة مجموعة بيانات خطية لطريقة الوصول إلى التخزين الظاهري (LDS) على وحدة التخزين لاحتواء zFS وتهيئة zFS في خدمات نظام UNIX .
  2. ↑ لا ينطبق هذا على نظام ملفات CMS [ 3 ] على قرص CMS مصغر، أو وحدة تخزين بتنسيق TSS VAM، [ 4 ] أو أنظمة ملفات z/OS Unix [ 5 ] أو VSAM في أجهزة IBM الرئيسية
  3. ↑ مثال: AMASPZAP في MVS
  4. ↑ "يجب أن تبدأ عناوين الكتل المنطقية على وحدة منطقية من الصفر وأن تكون متجاورة حتى آخر كتلة منطقية على الوحدة المنطقية".، تكنولوجيا المعلومات - SCSI المرفق التسلسلي - 2 (SAS-2)، INCITS 457 المسودة 2، 8 مايو 2009، الفصل 4.1 نظرة عامة على نموذج نوع جهاز الكتلة ذي الوصول المباشر.
  5. ↑ قد تتضمن كل عملية خطوات متعددة، وقد تتداخل خطوات العمليات المختلفة.
  6. ١ ٢ إن حقيقة أن أقراص CP/M المرنة مقاس ٨ بوصات كانت تأتي مهيأة مسبقًا بقيمة حشو0xE5هي السبب في أن قيمة0xE5لها معنى خاص في إدخالات الدليل فيأنظمة الملفات FAT12 و FAT16 و FAT32 . وقد سمح هذا لنظام 86-DOS باستخدام أقراص مرنة مقاس ٨ بوصات مباشرةً أو بعد تهيئة نظام FAT فقط.
  7. ↑ أصبحت هذه المشكلة شائعة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية حيث استخدم المستخدمون وحدات تحكم RLL مع محركات أقراص MFM؛ "لا ينبغي استخدام محركات أقراص MFM على وحدات تحكم RLL.".
  8. ↑ من الأدوات المساعدة التي توفر خيار تحديد قيمة التعبئة المطلوبة للأقراص الصلبة، أداة FDISK R2.31 من نظام DR-DOS، والتي تتضمن خيار مسح البيانات/W:246(لقيمة تعبئة محددة0xF6). على عكس أدوات FDISK الأخرى ، فإن FDISK من DR-DOS ليس مجرد أداة لتقسيم الأقراص، بل يمكنه أيضًا تهيئة الأقسام المُنشأة حديثًا بنظام FAT12 أو FAT16 أو FAT32 . وهذا يقلل من خطر تهيئة وحدة التخزين الخاطئة عن طريق الخطأ.

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 تانينباوم، أندرو (2001). أنظمة التشغيل الحديثة (  الطبعة الثانية). برنتيس هول. القسم 3.4.2، تهيئة القرص. ISBN 0130313580.
  2. ↑ "أجهزة القرص والأقسام" . مستندات مايكروسوفت . 7 يناير 2021.
  3. ↑ "FORMAT" ، مرجع أوامر وأدوات z/VM CMS ، الإصدار 5، الإصدار 4، IBM، 2008، SC24-6073-03، عند عدم تحديد خيار RECOMP أو LABEL، تتم تهيئة مساحة القرص بكتابة عدد من السجلات (تحتوي على أصفار ثنائية) على كل مسار، ويعتمد هذا العدد على الجهاز. تُمسح أي بيانات سابقة على القرص.
  4. ↑ IBM، "أساليب الوصول الافتراضي"، دليل منطق النظام IBM System/360 Time Sharing System (ملف PDF) ، IBM، صفحة 56 (ملف PDF 66)، GY28-2009-2. تحتوي وحدات التخزين ذات الوصول المباشر، التي تُخزَّن عليها مجموعات بيانات المؤسسة الافتراضية TSS/360، على كتل بيانات ثابتة الطول بحجم الصفحة. لا يلزم وجود حقل مفتاح. تُستخدم ميزة تجاوز سعة السجل للسماح لكتل ​​البيانات بامتداد المسارات، حسب الحاجة. يتم تنسيق وحدة التخزين بأكملها، باستثناء جزء من الأسطوانة الأولى حاليًا، والذي يُستخدم للتعريف، في كتل بحجم الصفحة. 
  5. ↑ "ioeagfmt" (ملف PDF) . إدارة نظام الملفات z/OS 2.4 (ملف PDF) . شركة IBM. الصفحات 116-119 . SC23-6887-40. 
  6. ↑ هيرمانز، شيرمان (28 أغسطس 2006). "كيفية استعادة الملفات المفقودة بعد مسح القرص الصلب عن طريق الخطأ" . Linux.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 نوفمبر 2019 .
  7. ↑ سميثسون، برايان (29 أغسطس 2011). "الأسطورة الحضرية للكتابة فوق القرص الصلب متعدد المسارات وDoD 5220-22-M" . جزيرة أمن المعلومات. مؤرشف من الأصل في 5 أكتوبر 2018. تم الاسترجاع في 22 نوفمبر 2012 .
  8. ↑ "وحدة تخزين الأقراص IBM 1301" . شركة IBM . 23 يناير 2003. مؤرشف من الأصل في 26 أبريل 2005. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 يونيو 2010 . 
  9. ↑ "جهاز تخزين الوصول المباشر IBM 3390" . شركة IBM . 23 يناير 2003. مؤرشف من الأصل في 24 يناير 2005.
  10. ↑ ISO/IEC 791D:1994، واجهة توصيل AT لمحركات الأقراص (ATA-1)، القسم 7.1.2
  11. ↑ سميث، رايان (18 ديسمبر 2009). "تنسيق ويسترن ديجيتال المتقدم: بداية التحول في قطاع 4K" . أناندتك . مؤرشف من الأصل في 4 أبريل 2010.
  12. ↑ "الانتقال إلى محركات الأقراص الصلبة ذات القطاعات 4K بتنسيق متقدم" . شركة سيجيت للتكنولوجيا .
  13. ↑ "Fdutils" .
  14. ↑ "تعريف تنسيق وسائط التوزيع (DMF)" . قاعدة معارف مايكروسوفت . ١٩ يناير ٢٠٠٧. مؤرشف من الأصل في ١٤ سبتمبر ٢٠١١. تم الاطلاع عليه في ١٦ أكتوبر ٢٠١١ .
  15. 1 2 شولمان، أندرو؛ براون، رالف د .؛ ماكسي، ديفيد؛ ميشيلز، ريموند ج.؛ كايل، جيم (1994) [نوفمبر 1993]. نظام التشغيل DOS غير الموثق: دليل المبرمج لوظائف MS-DOS المحجوزة وهياكل البيانات - موسع ليشمل MS-DOS 6 وNovell DOS وWindows 3.1 ( الطبعة الثانية). أديسون ويسلي . ISBN  0-201-63287-X.(xviii+856+vi صفحات، قرص مرن 3.5 بوصة) تصحيحات:
  16. ↑ استخدام وضع التصحيح لبدء عملية تهيئة منخفضة المستوى ، مايكروسوفت
  17. ↑ "تهيئة محرك أقراص صلبة IDE على مستوى منخفض" . FreePCTech.com . مجموعة NOSPIN. مؤرشف من الأصل في 16 يوليو 2012. تم الاطلاع عليه في 24 ديسمبر 2003 .
  18. ↑ "أدوات التنسيق منخفض المستوى، وملء الأصفار، والتشخيص" . دليل الكمبيوتر الشخصي. إصدار الموقع: 2.2.0 - تاريخ الإصدار: 17 أبريل 2001. مؤرشف من الأصل في 3 يناير 2019. تم الاطلاع عليه في 24 مايو 2007 .
  19. ↑ – دليل مبرمج لينكس – أوامر الإدارة والأوامر ذات الامتيازات من Manned.orgsg_format(8)  
  20. ↑ محركات أقراص Seagate SAS، مؤرشفة بتاريخ 29-11-2010 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  21. ↑ "INCITS 506-202x - تكنولوجيا المعلومات - أوامر كتل SCSI - 4 (SBC-4) مسودة المراجعة 22" . 15 سبتمبر 2020. تم الاطلاع عليه في 22 مايو 2023 .
  22. ↑ – دليل مبرمج لينكس – أوامر الإدارة والأوامر ذات الامتيازات من Manned.orghdparm(8)  
  23. ↑ – دليل مستخدم لينكس – أوامر المستخدم من Manned.orgnvme-format(1)  
  24. ↑ "حديث سيجيت التسلسلي | متحف نظام التشغيل OS/2" .
  25. ↑ "تشخيص منفذ التسلسل F3" .يتوفر الإصدار الأقدم من
  26. ↑ "BadBlockHowto – smartmontools" . www.smartmontools.org .
  27. 1 2 3 "حذف البيانات بشكل آمن" . 7 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه في 9 ديسمبر 2013 .
  28. ↑ "كيفية مسح القرص الصلب بشكل آمن ومجاني باستخدام DD" . myfixlog.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 أبريل 2016.
  29. ↑ املأ القرص بسرعة ببتات عشوائية
  30. ↑ "دليل المستخدم ومرجع مرافق دعم الأجهزة" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 9 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 ديسمبر 2010 .
  31. ↑ "AXCEL216 / MDGx MS-DOS أسرار غير موثقة + مخفية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2008-06-07 .
  32. ↑ "MSKB941961: تغيير في سلوك أمر التنسيق في ويندوز فيستا" . شركة مايكروسوفت . 23 فبراير 2009. تاريخ الاطلاع: 24 أكتوبر 2012. تغير سلوك أمر التنسيق في ويندوز فيستا. افتراضيًا، يكتب أمر التنسيق أصفارًا على القرص بأكمله عند إجراء تنسيق كامل. أما في ويندوز إكس بي والإصدارات السابقة من نظام التشغيل ويندوز، فلا يكتب أمر التنسيق أصفارًا على القرص بأكمله عند إجراء تنسيق كامل.
  33. ↑ "mkfs(8) - صفحة دليل لينكس" . تم الاطلاع عليها بتاريخ 25-04-2010 .
  34. ↑ غوتمان، بيتر. (22-25 يوليو 1996) الحذف الآمن للبيانات من الذاكرة المغناطيسية والذاكرة الصلبة. قسم علوم الحاسوب، جامعة أوكلاند. قسم الخاتمة.
  35. ↑ دانيال فينبرغ (2003). "هل تستطيع وكالات الاستخبارات استعادة البيانات التي تم استبدالها؟" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-12-2007 .
  36. ↑ رايت، كريغ؛ كلايمان، ديف ؛ شيام، سوندار آر إس (ديسمبر 2008). الكتابة فوق بيانات القرص الصلب: جدل المسح الكبير . أمن نظم المعلومات ICISS 2008. سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 5352. سبرينغر برلين / هايدلبرغ. الصفحات 243-257 . doi : 10.1007/978-3-540-89862-7_21 . ISBN   978-3-540-89861-0.
  37. ↑ كيسيل، ريتشارد؛ ريغنشايد، أندرو؛ شول، ماثيو؛ ستاين، كيفن (ديسمبر 2014). منشور خاص 800-88 مراجعة 1: إرشادات لتطهير الوسائط (تقرير فني). المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . doi : 10.6028/NIST.SP.800-88r1 . تاريخ الاسترجاع: 26 يونيو 2018 .
  38. ↑ "ATA Secure Erase (SE) و hdparm" .تاريخ الإنشاء: 2011.02.21، تاريخ التحديث: 2013.04.02.
  39. ↑ مايكل وي؛ لورا إم. جروب؛ فريدريك إي. سبادا؛ ستيفن سوانسون (2011). "مسح البيانات بشكل موثوق من محركات الأقراص الصلبة القائمة على ذاكرة الفلاش" . FAST'11: وقائع المؤتمر التاسع لـ USENIX حول تقنيات الملفات والتخزين . Wikidata Q115346857 . تاريخ الاسترجاع: 8 يناير 2018 .