データ復旧

それでは、フラッシュメモリの書き込み制限について見ていきます。まず、フラッシュメモリは、書き込み制限を超えると本当に破損します。ただ、このような状況に実際に遭遇しないと、なかなか実感が湧きません。そのため、「本当に壊れるのだろうか」と思われがちです。実際、書き込み量が少ない環境であれば、Windows 10などで10年以上動作しているSSDも珍しくありません。しかし、それは書き込み量が少ないから成立している状態です。書き込み量が増加すると、フラッシュメモリの特性は徐々に低下していきます。そして最終的には、正常に動作できなくなる場合があります。仮に読み取り側だけが一部残ったとしても、OSが継続して動作できるとは限りません。システムドライブとして使用している場合、書き込みが成立しなければ、OSは正常に処理を続けられません。

それでは、フラッシュメモリへの書き込み検証実験の結果を見ながら、フラッシュメモリ、特にSSDの特性に迫っていきます。まず、フラッシュメモリ製品の中には、「永久保証」をうたっているものがあります。しかし、さすがにこれは言い過ぎです。もちろん、ここでいう永久保証は、メーカー側の保証制度としての表現であり、物理的に永久に使えるという意味ではありません。ただ、それでもフラッシュメモリの構造特性を考えると、「永久」という言葉から受ける印象には注意が必要です。フラッシュメモリには、書き込み回数の制限があります。NANDフラッシュは、書き込みや消去を繰り返すことで少しずつ劣化していきます。つまり、構造上、無限に書き込み続けられる記録媒体ではありません。

フラッシュメモリには、書き込み回数に制限があります。そのため、書き込み寿命に達すると、書き込みができなくなるだけで、読み取り専用の状態へ移行する。それゆえに、故障してもデータは読めるので安心できる。このように説明されることがあります。しかし、実際には、そのような挙動に過度な期待はできません。

ドライブを読み書きするOS。つまり、WindowsやLinuxなどのことです。データを読み書きしている以上、OSはドライブに関するすべての情報を把握しているように思えるかもしれません。しかし、実際にはそうではありません。通常の読み書きに必要な範囲だけで見れば、OSが常に把握しているドライブ情報は、案外限られています。OSは、ドライブから型番、容量、セクタサイズ、接続状態、ボリューム情報、ファイルシステム情報などを取得し、それをもとにデータを読み書きします。しかし、ドライブ内部で実際に何が起きているのか、そのすべてを常時把握しているわけではありません。たとえば、詳細なS.M.A.R.T.情報や内部状態を確認する場合、OSは必要に応じてドライブへ専用のコマンドを送り、その応答を取得します。つまり、OSが最初からドライブ内部のすべてを持っているわけではなく、必要な情報をその都度、ドライブに問い合わせている形になります。なぜこのような構造になっているのでしょうか。それは、OS側とドライブ側が、別々の制御装置として動作しているためです。

「認識させずに、読み込ませる」と聞くと、少し不思議に感じるかもしれません。通常は、まずドライブがOSに認識され、その認識状態を前提として、データを読み込むものだと考えられます。たしかに、一般的な使い方ではその通りです。WindowsなどのOSは、ドライブから型番、容量、セクタサイズなどの個別情報を取得し、そのうえでボリュームやファイルシステムを認識しようとします。そして、ドライブ文字が割り当てられ、ファイルやフォルダへアクセスできるようになります。しかし、データ復旧の現場では、この通常の認識経路が使えない場合があります。

ドライブが壊れかけたとき、必ず出てくる概念があります。それが、ドライブの「認識状態」です。では、このドライブの認識状態とは、いったい何を意味しているのでしょうか。今回は、その部分を少し掘り下げて見ていきます。まず注意すべきなのは、ドライブが認識されているからといって、必ずしも正常に動作しているとは限らないという点です。WindowsなどのOSからドライブに接続すると、最初に行われるのは、ドライブの個別情報を取得する処理です。たとえば、型番、シリアル番号、容量、セクタサイズ、対応している機能などです。OSは、このような情報をドライブから取得し、その内容をもとに「このドライブが接続されている」と判断します。

フラッシュメモリの闇は、主に製造時や部品品質に由来する問題として見えてきます。一方、HDDにも、使用中に表面化する別の厄介な問題があります。それが、認識不能となる境界線です。ドライブが読み出せなくなる境界線。つまり、どの段階でOSや機器から認識できなくなるのか。この判断が、ドライブによっては非常に曖昧な場合があります。通常であれば、読み書きが完全に成立しなくなってから、認識不能へ進むように思えます。しかし、実際には、まだ一部の読み書きが可能な状態であっても、ドライブ側の制御やファームウェアの判断によって、先に認識が閉じられてしまうことがあります。つまり、内部的にはまだ読み出せる可能性が残っているにもかかわらず、外部からは認識不能として扱われてしまう状態です。これは、非常に厄介な症状です。

ベンチマークだけでは見抜けない場合があります。中身が粗悪品に置き換えられたSDカード、SSD、USBメモリ。明らかに価格が安すぎるものや、不自然なほど高容量をうたっている製品であれば、ある程度は疑うことができます。しかし、ここで注意すべき点があります。SSDやSDカード、USBメモリのようなフラッシュメモリ系の製品は、ファームウェアによって見かけ上の挙動を調整できる場合がある、という点です。そこで問題になるのが、ベンチマークです。ベンチマークは、読み書き速度や応答性能を確認するうえで有効な手段です。しかし、検査項目や測定方法があらかじめ分かっている場合、その条件に合わせて性能が良く見えるように調整されてしまう可能性があります。

中身が粗悪品に置き換えられたSDカード・SSD・USBメモリに注意です。オークションサイトなどで、SDカード、SSD、USBフラッシュメモリに関する注意喚起が見られるようになっています。これらのフラッシュメモリ製品を購入した場合は、本当に問題なく使用できる状態なのか、必ず検査することをおすすめいたします。フラッシュメモリ系のストレージは、内部に使われているNANDフラッシュの品質によって、性能や寿命が大きく変わります。しかし、そのフラッシュメモリが新品なのか、使い古されたものなのか、検査落ち品なのか、外観だけで判断することはできません。

ファイルシステムには、ファイル数が多くなるほど処理が重くなりやすい性質があります。ファイルを探す、フォルダを開く、一覧を表示する、属性情報を確認する。このような処理では、ファイルシステムが管理している構造をたどる必要があります。特に、同じフォルダ内に大量のファイルが存在する場合や、フォルダ階層が深く複雑になっている場合は、管理情報へのアクセスが増え、処理に時間がかかることがあります。ここで重要になるのが、ツリー構造です。多くのファイルシステムでは、ファイルやフォルダを効率よく管理するために、木構造に近い管理方式が使われています。ただし、単純な二分木のように、すぐに階層が深くなる構造では、ドライブの読み書きには向きません。メモリと比べると、SSDであってもストレージの読み書き速度は大きく遅くなります。ましてHDDでは、ヘッド移動や回転待ちが発生するため、細かいランダムアクセスが増えるほど処理が重くなります。そのため、ファイルシステムでは、ストレージの特性に合わせて、一つのノードに多くの情報を持たせるBツリー系の構造が使われることがあります。