Datenrekonstruktion auf Abbild-Ebene

1. Zuerst wird versucht, m÷glichst viele Daten von dem DatentrΣger zu lesen.

2. Dann werden die noch fehlenden Daten durch den Fehlerkorrektur-Kode rekonstruiert.

Logische Ebenen eines DatentrΣgers

CD- und DVD-DatentrΣger sind in Daten-Sektoren von jeweils 2048 Bytes aufgeteilt. Liest man diese Sektoren nacheinander aus und speichert sie ab, so erhΣlt man ein Abbild des DatentrΣgers.

Das Arbeiten mit einzelnen Sektoren ist aus Benutzersicht sehr unhandlich. Deshalb werden DatentrΣger mit einem Dateisystem versehen, das Daten-Sektoren zu Dateien zusammenfa▀t. Dies erfordert eine genaue Buchfⁿhrung darⁿber, aus welchen Daten-Sektoren die Dateien bestehen (sowie weitere Merkmale wie Dateinamen und Zugriffsrechte). Fⁿr diese Buchfⁿhrung wird ein Teil der Daten-Sektoren reserviert und mit entsprechenden Datenstrukturen gefⁿllt.

DatentrΣger lassen sich somit in verschiedene logische Ebenen einteilen: Betrachtet man den Inhalt eines DatentrΣgers als eine Folge von Daten-Sektoren, so arbeitet man auf der Abbild-Ebene. Stellt man ihn sich hingegen als eine Menge von Dateien vor, so befindet man sich auf der Dateisystem-Ebene.

In Hinsicht auf die Daten-Rekonstruktion haben die beiden Ebenen unterschiedliche Eigenschaften:

Probleme beim Lesen auf Dateisystem-Ebene

Beim Lesen auf Dateisystem-Ebene wird versucht, die auf einem defekten DatentrΣger enthaltenen Dateien einzeln soweit wie m÷glich auszulesen.

Dabei entsteht ein Problem, wenn Daten-Sektoren beschΣdigt sind, die zur Buchfⁿhrung im Dateisystem dienen. Dies kann bewirken, da▀ die Liste aller Dateien auf dem DatentrΣger unvollstΣndig ist. Oder die Zuordnung von Daten-Sektoren zu Dateien ist nicht mehr vorhanden. Dadurch gehen Dateien oder Teile davon verloren, selbst wenn die zugeh÷rigen Daten-Sektoren noch technisch lesbar sind. Das ist schlecht, denn auch die noch lesbaren Anteile von beschΣdigten Dateien sind fⁿr den Fehlerkorrektur-Kode wichtig.

Ein besonders schlechter Fall entsteht, wenn die Fehlerkorrektur-Daten auch in Dateien abgelegt sind. Dann werden die Fehlerkorrektur-Daten gebraucht, um das zugeh÷rige Dateisystem zu reparieren, aber aufgrund des defekten Dateisystems ist kein Zugriff auf die Fehlerkorrektur-Daten m÷glich. Das fⁿhrt zum vollstΣndigen Datenverlust und hat auch Konsequenzen fⁿr das Aufheben von Fehlerkorrektur-Dateien - dazu gleich mehr.

Mit einem Abbild-basierten Ansatz sieht die Situation hingegen besser aus:

Vorteile beim Lesen auf Abbild-Ebene

Beim Einlesen auf der Abbild-Ebene wird auf die Daten-Sektoren durch direkte Kommunikation mit der Laufwerks-Hardware zugegriffen.

Der Erfolg beim Einlesen von Daten-Sektoren hΣngt nur von den LesefΣhigkeiten des Laufwerks ab, nicht aber vom Zustand des Dateisystems. Lesefehler in einem Sektor verhindern nicht den Zugriff auf andere Sektoren. Weil alle noch technisch lesbaren Daten gerettet werden k÷nnen, liefert das Verfahren die gⁿnstigste Ausgangsbasis fⁿr die Fehlerkorrektur.

Das Abbild enthΣlt alle Daten-Sektoren des DatentrΣgers. Deshalb ist nach der Wiederherstellung des Abbilds auch das darauf gespeicherte Dateisystem wieder vollstΣndig. Ein Schutz des DatentrΣgers auf der Abbild-Ebene ist damit umfassender als eine Fehlerkorrektur auf der Datei-Ebene.

dvdisaster arbeitet ausschlie▀lich auf der Abbild-Ebene, um von diesen Vorteilen zu profitieren. Mit dem neuen RS02-Verfahren ist sogar ein Ablegen der Fehlerkorrektur-Daten auf dem selben DatentrΣger m÷glich, weil das Auslesen der Fehlerkorrektur-Daten auf der Abbild-Ebene nicht durch Fehler an anderen Stellen verhindert wird (beschΣdigte Sektoren mit Fehlerkorrektur-Daten verringern natⁿrlich die Leistung der Fehlerkorrektur, machen sie aber nicht unm÷glich).

Das RS01-Verfahren schⁿtzt DatentrΣger ebenfalls auf der Abbild-Ebene, legt die Fehlerkorrektur-Informationen aber in Dateien ab. Auf m÷gliche Fallgruben in diesem Zusammenhang weist der nΣchste Abschnitt hin.

Konsequenzen fⁿr das Aufbewahren von Fehlerkorrektur-Dateien

DatentrΣger sind durch die mit dvdisaster erzeugten Fehlerkorrektur-Daten auf Abbild-Ebene geschⁿtzt. Aber was ist mit den Fehlerkorrektur-Dateien selbst?

Da Fehlerkorrektur-Dateien auf Dateisystem-Ebene gelesen werden, unterliegen sie den entsprechenden EinschrΣnkungen. Wenn der DatentrΣger mit den Fehlerkorrektur-Dateien schadhaft wird, ist nicht mehr sichergestellt, da▀ sich die Fehlerkorrektur-Dateien noch vollstΣndig lesen lassen.

Deshalb ist es unverzichtbar, auch Fehlerkorrektur-Dateien auf der Abbild-Ebene zu schⁿtzen: Die DatentrΣger mit Fehlerkorrektur-Dateien mⁿssen ebenfalls mit dvdisaster gesichert werden.

Weil dies vorausgesetzt wird, enthalten die Fehlerkorrektur-Dateien keinen eigenen Schutz gegen BeschΣdigung! Dies wⁿrde auch nicht viel nutzen: Natⁿrlich k÷nnten die Fehlerkorrektur-Dateien so erweitert werden, da▀ sie auch im beschΣdigten Zustand noch eine verminderte Fehlerkorrektur leisten. Aber egal wie ausgeklⁿgelt der innere Schutz-Mechanismus auch wΣre, es bliebe ein Schutz auf Dateisystem-Ebene mit den oben beschriebenen Nachteilen!

Hinzu kommt, da▀ die dafⁿr ben÷tigte Rechenzeit und Redundanz besser auf der Abbild-Ebene investiert sind: Die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur profitiert davon, wenn Fehlerkorrektur-Informationen ⁿber gro▀e Datenmengen verteilt werden. Das Abbild als Ganzes lΣ▀t sich besser schⁿtzen als die einzelnen Fehlerkorrektur-Dateien darin.