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基础篇 2

第1章 固态存储技术概述 2

1.1 Flash存储器的发展 2

1.1.1 内部存储器的发展 3

1.1.2 各类存储卡的发展 3

1.1.3 U盘的发展 4

1.1.4 固态硬盘的发展 4

1.2 计算机内部存储器基础知识 5

1.2.1 计算机存储系统概述 5

1.2.2 计算机存储器工作流程 6

1.3 Flash存储器简述 7

1.3.1 Flash的制造 7

1.3.2 Flash数据存储简介 9

1.3.3 Flash技术特性 11

1.3.4 NOR Flash与Nand Flash区别 12

第2章 Nand Flash存储器基础知识 15

2.1 Nand Flash种类 15

2.1.1 SLC、MLC、TLC及QLC的含义 15

2.1.2 SLC、MLC、TLC及QLC的存储原理 16

2.1.3 MLC技术的改进 17

2.1.4 3D V-Nand技术 17

2.2 Nand Flash逻辑结构 18

2.3 Nand Flash操作特点 19

第3章 Flash存储卡基础知识 20

3.1 Flash存储卡综述 20

3.2 Flash存储卡的种类 23

3.2.1 CF卡系列 23

3.2.2 SD技术 25

3.2.3 MMC卡 31

3.2.4 其他类型的存储卡 33

3.3 购买存储卡注意事项 43

3.4 存储卡使用注意事项 44

3.5 存储卡常见故障及解决方法 45

第4章 U盘基础知识 47

4.1 USB技术介绍 47

4.1.1 USB的通信模型 48

4.1.2 USB设备检测及初始化 48

4.1.3 USB的性能特点 49

4.2 U盘的结构 50

4.2.1 U盘的结构简述 50

4.2.2 U盘电路功能模块 51

4.2.3 U盘工作原理 63

4.2.4 U盘技术参数 63

4.2.5 U盘使用注意事项 63

4.3 量产基本知识 64

4.3.1 量产定义 64

4.3.2 量产工具 64

4.3.3 量产案例 65

第5章 固态硬盘的基础知识 67

5.1 固态硬盘的定义 67

5.2 固态硬盘的种类 67

5.2.1 基于闪存的固态硬盘 67

5.2.2 基于DRAM的固态硬盘 68

5.2.3 基于NRAM的固态硬盘 68

5.3 固态硬盘的优缺点 69

5.3.1 优点 69

5.3.2 缺点 69

5.4 固态硬盘内部结构 70

5.4.1 控制模块 70

5.4.2 缓存模块 71

5.4.3 存储模块 71

5.4.4 接口模块 71

5.5 固态硬盘主控介绍 74

5.5.1 固态硬盘主流主控介绍 74

5.5.2 主控体系架构 74

5.5.3 固态硬盘主控固件 75

5.6 固态硬盘管理 76

5.6.1 映射表 76

5.6.2 重映射与垃圾回收 77

5.6.3 损耗平衡 78

5.6.4 TRIM 79

5.7 固态硬盘的优化 79

5.7.1 固态硬盘的使用环境优化 80

5.7.2 固态硬盘的分区优化 80

5.8 固态硬盘的使用 81

原理篇 84

第6章 固态存储器文件系统介绍 84

6.1 固态存储文件系统概述 84

6.2 基于模拟块设备的通用文件系统 86

6.2.1 模拟块设备文件系统结构 86

6.2.2 FTL的功能介绍 87

6.3 基于Flash的文件系统 88

6.3.1 嵌入式文件系统的特性 88

6.3.2 嵌入式日志型文件系统 89

6.3.3 嵌入式文件系统体系结构 91

第7章 FAT文件系统 92

7.1 FAT文件系统概述 92

7.2 FAT文件系统组成 94

7.2.1 DBR分析 94

7.2.2 文件分配表 95

7.2.3 文件目录表 97

7.3 FAT文件系统各区域的相互关系 102

7.3.1 FAT16文件系统各区域的关系 103

7.3.2 FAT32系统各区域的关系 106

第8章 NTFS文件系统 108

8.1 NTFS的优点 108

8.2 NTFS文件系统中的概念 109

8.3 NTFS文件的引导扇区 111

8.4 NTFS的元文件 112

8.4.1 NTFS元文件的相关概念 112

8.4.2 NTFS对磁盘及分区的区域划分 114

8.4.3 NTFS访问卷的流程 114

8.4.4 NTFS元数据文件及其功能 114

第9章 ExFAT文件系统 118

9.1 ExFAT简介 118

9.2 ExFAT格式综述 119

9.2.1 ExFAT存储结构 119

9.2.2 VBR结构 120

9.3 ExFAT文件系统的FAT表分析 122

9.3.1 FAT表的结构特点 122

9.3.2 FAT表的实际应用 123

9.4 ExFAT文件系统的簇位图文件分析 125

9.5 大写字符文件分析 125

9.6 ExFAT文件系统的目录项分析 126

9.6.1 ExFAT目录项的结构特点 126

9.6.2 ExFAT文件系统根目录项与子目录项的管理 133

第10章 ExtX文件系统 143

10.1 ExtX文件系统的发展简史 143

10.2 ExtX文件系统简介 144

10.2.1 Ext2（The second extended file system） 144

10.2.2 Ext3（The third extended file system） 145

10.2.3 Ext4（The fourth extended file system） 146

10.3 基本概念 147

10.4 Ext4文件系统架构分析 151

10.4.1 Ext4文件系统布局综述 151

10.4.2 数据块和Inode分配策略 154

10.5 超级块 154

10.5.1 超级块数据结构 154

10.5.2 相关数据结构知识解释 156

10.6 块组描述符和块组描述符表 159

10.7 数据块位图与inode位图 160

10.8 extent与i-节点 161

10.8.1 Ext3数据块映射 161

10.8.2 extent 162

10.8.3 i-节点表与i-节点数据结构 166

10.9 目录项 171

10.9.1 线性目录 172

10.9.2 哈希树 172

10.10 文件系统日志 176

10.10.1 Ext4文件系统日志特点 177

10.10.2 文件系统日志结构 177

第11章 YAFFS文件系统 181

11.1 应用背景 181

11.2 文件系统组织结构 182

11.3 文件存储过程 184

11.4 垃圾回收机制 187

11.5 文件地址映射表的建立 188

11.6 闪存扫描与checkpoint 189

11.7 关键流程解析 192

11.7.1 挂载流程 192

11.7.2 打开流程 193

11.7.3 读取流程 194

11.7.4 写入流程 194

11.7.5 删除流程 194

11.7.6 垃圾回收 195

11.8 数据恢复思路 195

实战篇 198

第12章 固态存储的数据恢复原则 198

12.1 数据恢复基本知识 198

12.1.1 故障类型及诊断 198

12.1.2 数据恢复基本原则 200

12.2 数据恢复的方法类别 201

12.2.1 镜像 201

12.2.2 置换 202

12.2.3 旁路 202

12.2.4 修复 203

12.2.5 雕复 203

12.3 Flash设备的数据获取 205

12.3.1 逻辑级获取 205

12.3.2 物理级获取 209

12.3.3 芯片级获取 210

12.4 固态存储的数据恢复工具 212

12.4.1 软件级恢复常用工具 213

12.4.2 元件级恢复常用工具 213

12.4.3 芯片级恢复常用工具 214

第13章 固态存储的软件级恢复 215

13.1 分区表的修复 215

13.1.1 分区表基础知识 215

13.1.2 分区表故障原因 220

13.1.3 分区表故障修复思路 221

13.1.4 减少分区表发生故障的相关措施 222

13.1.5 分区表修复案例 222

13.2 FAT文件系统恢复 224

13.2.1 文件的查找 224

13.2.2 文件的删除 228

13.2.3 FAT系统对长文件名的管理 233

13.2.4 FAT系统对子目录的管理 235

13.2.5 FAT32文件系统数据恢复案例 239

13.3 NTFS文件系统恢复 244

13.3.1 NTFS文件系统中文件删除特征 244

13.3.2 常驻属性与非常驻属性 247

13.3.3 NTFS数据恢复实例 248

13.4 ExFAT文件系统恢复 251

13.4.1 ExFAT文件系统删除文件的分析 251

13.4.2 ExFAT文件系统误格式化的处理 252

13.4.3 ExFAT文件系统数据恢复思路 258

13.5 Extx文件系统恢复 260

13.5.1 Ext4数据恢复基本思路 260

13.5.2 数据恢复注意事项 261

13.5.3 数据恢复案例 261

13.6 YAFFS文件系统恢复 263

13.7 sqlite数据库恢复 265

第14章 固态存储设备的元件级修复 267

14.1 常见元件识别与故障诊断 267

14.1.1 晶体振荡器 267

14.1.2 电阻器 268

14.1.3 电容器 269

14.1.4 电感器与磁珠 271

14.1.5 二极管 272

14.1.6 三极管 273

14.1.7 片状集成电路 275

14.2 焊接缺陷与检查 276

14.2.1 虚焊 276

14.2.2 搭焊 277

14.2.3 堆焊 278

14.2.4 松动 278

14.2.5 拉尖 278

14.2.6 焊接缺陷的检查 278

14.3 Flash设备的元件级维修 279

14.3.1 芯片拆焊 280

14.3.2 拆焊后处理 280

14.3.3 芯片焊接 281

14.3.4 焊接后处理 282

14.3.5 环境因素对焊接质量的影响 283

14.4 元件级维修案例介绍 284

第15章 固态存储设备芯片级恢复 286

15.1 芯片级恢复一般流程 286

15.1.1 处理Flash芯片 286

15.1.2 连接Flash读取设备与计算机 288

15.1.3 创建恢复任务 288

15.1.4 读取Flash芯片镜像 291

15.1.5 查找现有解决方案 294

15.1.6 数据存储算法分析 298

15.2 文件系统元数据 300

15.2.1 MBR/EBR 300

15.2.2 保护MBR/EFI 300

15.2.3 DBR 301

15.2.4 FAT表项 302

15.2.5 MFT表项 302

15.2.6 FAT特殊目录项 303

15.3 数据存储算法分析 303

15.3.1 芯片整体加密判断 303

15.3.2 页结构分析 306

15.3.3 分离结合判断 309

15.3.4 分区判断 311

15.4 芯片级恢复案例介绍 312

15.4.1 人工辅助分析案例 312

15.4.2 纯人工分析案例 316