Qual é a lógica por trás da remoção segura de mídia USB dos PCs com Windows? [duplicado]

Muitas vezes, quando estou com pressa, retiro automaticamente um pendrive ou cabo USB de um disco rígido externo do meu PC ou laptop, sem clicar com o botão direito do mouse no ícone remover com segurança na bandeja do sistema e desconectá-lo desta rota . Até agora, nada de ruim aconteceu toda vez que eu "estava com pressa".

Qual é a lógica por trás do botão direito do mouse no ícone remover com segurança e posso realmente perder informações na mídia USB se isso não for realizado?

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A vunerabilidade de perder essas informações aumentou muito se a mídia USB ainda estiver piscando no momento em que é retirada do computador (em vez de não piscar)?

Sim, é possível. É sobre o que acontece se você remover o dispositivo quando estiver em uso (lendo ou escrevendo).

Ao conectar uma unidade USB, você libera seu PC para gravar e ler dados dela; alguns dos quais são armazenados em cache.

O armazenamento em cache ocorre não gravando informações imediatamente no dispositivo USB e mantendo-as na memória (RAM) do seu PC. Se você tiver que retirar a unidade USB do seu PC antes que essas informações sejam gravadas ou enquanto estiver sendo gravada, você terminará com um arquivo corrompido.

No entanto, o Windows desabilita automaticamente o cache em dispositivos USB, a menos que você diga especificamente que deseja habilitá-lo. Na maioria das vezes, você não precisa clicar no botão 'Remover o hardware com segurança', se não estiver escrevendo ou lendo nada do dispositivo.

Está lá simplesmente como um nível extra de segurança, impedindo que você destrua seus próprios arquivos.

Fazer isso faz com que os arquivos fechem "normalmente", preservando dados, ponteiros e indicadores de tamanho de arquivo. Ao gravar no disco, o computador nem sempre "limpa" um buffer e apenas parte dos dados pode ter sido gravada. O uso do procedimento adequado garantirá que os dados e ponteiros estejam em boa forma.

Fonte

Um segundo motivo é que as unidades flash precisam ter energia estável por ~ 0,25 segundos após um comando de gravação. Esse é um problema físico fundamental, devido a fatores aleatórios que algumas gravações podem deixar 1 bit lógico no estado elétrico de 0,72. A correção é fácil: basta reescrever a parte, talvez até algumas vezes. Eventualmente, ele vai ficar.

Se você for realmente azarado, o bit que cair estará em uma tabela do sistema de arquivos e estará corrompido, por exemplo, em um diretório inteiro.

Poucas pessoas percebem tudo o que acontece sob o capô de uma unidade flash. Diferentemente dos discos rígidos nos quais um setor é apagado e substituído em uma única etapa, os flash drives podem gravar dados em uma página em branco de 528 bytes muito mais rapidamente do que podem executar um ciclo de apagamento. Além disso, como cada circuito de controle de apagamento usaria uma quantidade razoável de silício, os chips flash geralmente não possuem um circuito separado para cada página, mas sim um por "bloco", onde cada bloco contém centenas ou milhares de páginas. Isso significa que sempre que dados diferentes são gravados em um setor, eles são gravados em uma área em branco anteriormente e a cópia antiga é marcada de alguma forma como "desatualizada". Em algum momento, o flash executará um ciclo de "coleta de lixo" no qual identificará um bloco que contém principalmente páginas desatualizadas, copie todas as páginas que não estão desatualizadas desse bloco para outro bloco com espaço e apague o bloco. Como essas operações podem ser muito lentas, algumas unidades tentarão, quando possível, executá-las quando nada estiver acontecendo; as unidades não informam o computador quando executam essa limpeza, porque o computador geralmente não se importa. O "problema" é que, se o computador não avisar a unidade que está prestes a perder energia, ela não terá como saber quando é seguro realizar essa limpeza. porque o computador geralmente não se importa. O "problema" é que, se o computador não avisar a unidade que está prestes a perder energia, ela não terá como saber quando é seguro realizar essa limpeza. porque o computador geralmente não se importa. O "problema" é que, se o computador não avisar a unidade que está prestes a perder energia, ela não terá como saber quando é seguro realizar essa limpeza.

Observe que, embora as unidades flash de qualidade tenham sido projetadas para garantir que uma nova cópia dos dados sempre seja gravada completamente antes que uma cópia antiga seja apagada, e garantir que eles sempre possam descobrir qual cópia de cada bloco deve ser considerada a mais atual, nem todas os designs das unidades flash são perfeitos. Na ausência de qualquer notificação de falha de energia, um algoritmo projetado para ser 100% à prova de perda ou inconsistência de dados provavelmente seria pelo menos duas vezes mais lento do que uma reunião com restrições mais soltas. Adicionar uma notificação de falha de energia do hardware que dispararia enquanto ainda havia energia suficiente para concluir uma ou duas operações de gravação em flash reduziria a penalidade de tempo, mas tornar as notificações de falha de energia 100% confiáveis ​​pode ser complicado, e nem todas as implementações são perfeitas .

O próprio Windows informa que você não precisa usar a opção Remover o hardware com segurança se usar determinadas configurações - as configurações padrão.

Remoção rápida vs. Melhor desempenho

O Windows permite otimizar seu dispositivo USB para remoção rápida ou desempenho aprimorado. Por padrão, o Windows otimiza os dispositivos USB para remoção rápida. Você pode acessar essa configuração no gerenciador de dispositivos - abra o menu Iniciar, digite Gerenciador de dispositivos e pressione Enter para iniciá-la.

Expanda a seção Unidades de disco no Gerenciador de dispositivos, clique com o botão direito do mouse no dispositivo e selecione Propriedades.

Selecione a guia Políticas na janela Propriedades. Você notará que o Windows diz que pode desconectar seu dispositivo USB com segurança sem usar o ícone de notificação Remover o hardware com segurança. Isso significa que você pode desconectar o dispositivo USB sem nunca removê-lo com segurança, certo? Não tão rápido.

Perigo de corrupção de dados

A caixa de diálogo do Windows mostrada acima é enganosa. Se você desconectar o dispositivo USB enquanto os dados estão sendo gravados nele, por exemplo, enquanto você move arquivos para ele ou salva um arquivo nele, isso pode resultar em corrupção de dados. Não importa qual opção você use, verifique se o dispositivo USB não está em uso antes de desconectá-lo - alguns pen drives podem ter luzes acesas que piscam enquanto estão sendo usadas.

No entanto, mesmo que o dispositivo USB não pareça estar em uso, ele ainda pode estar em uso. Um programa em segundo plano pode estar gravando na unidade - portanto, poderá ocorrer corrupção de dados se você desconectar a unidade. Se o seu pendrive USB não parecer estar em uso, você provavelmente poderá desconectá-lo sem que ocorra corrupção de dados - no entanto, para ser seguro, ainda é uma boa ideia usar a opção Remover o hardware com segurança. Quando você ejeta um dispositivo, o Windows informa quando é seguro removê-lo, garantindo que todos os programas sejam concluídos. Cache de gravação

Se você selecionar a opção Melhor desempenho, o Windows armazenará em cache os dados em vez de gravá-los no dispositivo USB imediatamente. Isso melhorará o desempenho do seu dispositivo - no entanto, a corrupção de dados é muito mais provável se você desconectar o dispositivo USB sem usar a opção Remover o hardware com segurança. Se o armazenamento em cache estiver ativado, o Windows não gravará os dados no seu dispositivo USB imediatamente - mesmo que pareça que os dados foram gravados no dispositivo e todas as caixas de diálogo de progresso do arquivo estejam fechadas, os dados podem ser armazenados em cache no sistema.

Quando você ejeta um dispositivo, o Windows libera o cache de gravação para o disco, garantindo que todas as alterações necessárias sejam feitas antes de notificá-lo quando é seguro remover a unidade. Por fim, não importa qual opção você use, use o ícone Remover o hardware com segurança e ejete o dispositivo antes de desconectá-lo. Você também pode clicar com o botão direito do mouse na janela Computador e selecionar Ejetar. O Windows informará quando é seguro remover o dispositivo, eliminando quaisquer alterações na corrupção de dados.

Nota Este conselho não se aplica apenas ao Windows - se você estiver usando Linux, deve usar a opção Ejetar no seu gerenciador de arquivos antes de desconectar um dispositivo USB também. O mesmo vale para o Mac OS X.

Não remover os dispositivos com segurança faz com que os dispositivos fantasmas permaneçam no Windows. Normalmente, isso não é um problema imediato, mas depois de reunir algumas centenas de dispositivos fantasmas, as coisas começam a dar errado.

EDIÇÃO PARA CLARIFICAÇÃO: Os dispositivos fantasmas são, em suma, dispositivos com drivers instalados, mas que não estão mais conectados à porta USB. O Windows controla os dispositivos que foram instalados, mas como os dispositivos não foram "removidos com segurança", o driver ainda está carregado para essa porta USB. Isso pode causar uma variedade de problemas, desde atribuir uma nova letra de unidade quando você conecta sua unidade flash até fazer com que jogos de vídeo detectem controladores que não estão lá. Quando você remove um dispositivo do Windows com segurança, não está apenas certificando-se de que não está mais gravando dados, está dizendo ao Windows para descarregar o driver dessa porta USB. Desconectar sua unidade em tempo real não apenas arrisca a corrupção de dados, mas também a criação de um dispositivo fantasma que o Windows realmente não suporta bem.

Por padrão, o Windows não mostra dispositivos fantasmas no Gerenciador de dispositivos, e é por isso que a maioria das pessoas não está familiarizada com o conceito. Para localizar esses dispositivos, execute manualmente o prompt de comando como administrador e insira set devmgr_show_nonpresent_devices=1. Isso permitirá que o Gerenciador de dispositivos mostre os dispositivos fantasmas para a sessão atual.

É bem possível que haja muitos dispositivos fantasmas para removê-los facilmente com a mão. O GhostBuster é uma interface gráfica leve projetada para exibir e remover facilmente dispositivos fantasmas.

Referência: https://windowssecrets.com/newsletter/how-to-prevent-and-remove-phantom-devices/

Em geral, quando o computador está gravando na unidade USB, você corre o risco de corromper o sistema ou arquivos de arquivo ao retirá-lo sem removê-lo com segurança.

FAT32

Então, quando você tiver um disco FAT32 usando as configurações padrão do Windows, o Windows não armazenará em cache as gravações para que você possa retirar a unidade quando ela não estiver sendo gravada.

No entanto, você pode melhorar o desempenho do FAT32 ativando o cache de gravação. No entanto, você deve remover a unidade com segurança ou, caso contrário, nem todos os dados serão gravados no disco.

NTFS

E quando você usa o NTFS, por ser um sistema de arquivos com registro em diário, não é possível interromper o sistema arrancando a unidade. No entanto, você perderá ou corromperá os arquivos se fizer isso.

A remoção de surpresa não resulta em corrupção, pelo menos do ponto de vista do NTFS. As estruturas de dados do sistema de arquivos permanecem intactas (ou pelo menos podem ser reparadas no diário de alterações) independentemente de quando você arranca a unidade do computador. Portanto, do ponto de vista do sistema de arquivos, a resposta é "Vá em frente, puxe a unidade quando quiser!"

Como o NTFS é um sistema de arquivos com registro em diário, ele pode reparar automaticamente as estruturas de dados internas usadas para manter o controle de arquivos, para que a própria unidade permaneça logicamente consistente. O arquivo está definido corretamente para o tamanho final e a entrada do diretório está corretamente vinculada. Mas os dados que você escreveu no arquivo? Isso nunca aconteceu.

Embora o NTFS seja robusto e possa se recuperar da remoção surpresa, essa robustez não se estende à consistência interna dos dados que você perdeu.

- Raymond Chen

Você já reparou que algumas vezes, quando ejeta "com segurança" uma unidade flash USB, leva alguns segundos até que você saiba que é seguro removê-la? E que durante esse tempo, o disco continua piscando sua luz de atividade?

Eu vejo isso com frequência, e isso por si só é uma indicação suficiente para eu não arriscar arrancar um disco, mesmo quando parece nunca perder nenhum dado quando arranco acidentalmente algumas vezes.

Um pouco mais sobre o que pode estar acontecendo:

Possível corrupção de disco.

Outros já os explicaram muito bem, especialmente o de supercat é muito importante para drives flash.

Possíveis problemas do programa.

É aqui que os programas que têm arquivos abertos no disco não estão bem preparados para lidar com o caso em que os arquivos se tornam inacessíveis repentinamente. Esses programas podem travar ou congelar, dependendo de quão bem eles foram desenvolvidos.

Portanto, usando o comando "remover hardware com segurança", você inicia um processo no sistema operacional que solicita que esses programas soltem o disco. Depois que todos os programas forem liberados, será informado que agora você pode desconectar o disco com segurança.

No entanto, se houver um programa em execução que não solte o disco, você também será avisado e terá a opção de fechar o programa para que ele pare de usar o disco, evitando a corrupção de dados no disco. e problemas de programa no seu computador.

Ainda mais informações sobre cache e corrupção de disco

Um disco que armazena arquivos funciona como uma biblioteca com índices. O desafio é que o índice precise ser mantido sincronizado com os livros (arquivos) que ele contém. Quando você adiciona / remove um arquivo em um disco, seu índice (ou seja, o diretório) também precisa ser atualizado. Tudo isso acontece em várias etapas, e arrancar o disco no meio dele leva a estruturas de disco corrompidas (para identificá-las e repará-las, ferramentas como "chkdisk" vêm em socorro).

No entanto, manter os diretórios atualizados o tempo todo exige muita escrita e tempo. Portanto, se você gravar 100 arquivos no disco, o sistema operacional (por exemplo, Windows) não grava cada arquivo seguido por uma atualização do diretório (geralmente o mesmo), mas otimiza essa operação gravando primeiro os dados dos 100 arquivos no disco. e só então escreva o diretório atualizado de uma só vez.

Essa otimização torna a cópia (e a exclusão) de arquivos muito mais rápida, e os sistemas operacionais modernos tendem a atrasar a atualização do diretório o máximo possível para acelerar ainda mais o computador.

Ou seja, o sistema operacional mantém o diretório correto apenas na memória local (RAM ou disco rígido interno, que geralmente é ainda mais rápido que a conexão USB). Este é o cache de que outros falam: Manter os dados em um local separado para acesso mais rápido.

Mas e se o computador inteiro falhar? Bem, mesmo assim, há maneiras de se recuperar dele assim que for ligado novamente, mantendo o diretório intacto (usando "journalling", por exemplo). Obviamente, isso só funciona se o disco cujo diretório foi armazenado em cache ainda estiver presente após o retorno da energia - o que geralmente é o caso, portanto, não se preocupe aqui.

Mas todas essas salvaguardas não funcionarão se você simplesmente remover o disco e não permitir que o sistema operacional grave seu diretório em cache de volta no disco, obviamente.

Portanto, você anuncia ao sistema operacional (e aos programas executados) que pretende remover o disco. Esse processo, também chamado de "desmontagem", leva a gravar todos os dados em cache no disco e interromper o acesso a ele.

O Flash só pode escrever zeros e não zeros. É capaz de apagar um bloco inteiro (configurando-o em zeros). Como a maioria das mídias flash usa o Nível de desgaste, ela adiciona apenas um bloco à lista "a ser excluída" e, em vez disso, usa outro bloco. O controlador em sua mídia USB começa a apagar blocos na lista "a ser excluído" sempre que nada mais tiver que ser feito. Conectar a energia enquanto os blocos estão sendo apagados pode deixá-los em um estado indefinido.

Qual é a lógica por trás da remoção segura de mídia USB dos PCs com Windows?

Esta função é para mídia removível . Ou seja, a mídia conectada via USB, FireWire e, como tal, pode ser desconectada a qualquer momento.

O acesso à unidade para gravar todos os dados conforme solicitado, sobrecarregaria muito mais a unidade, o que reduziria o desempenho e aumentaria o desgaste. Para aumentar o desempenho e reduzir o desgaste, o Windows pode armazenar em cache dados para gravar vários dados por vez. É como adiar uma viagem para o outro lado da cidade até que você tenha tarefas suficientes para fazer a viagem valer a pena.

O problema com o armazenamento em cache é que, se a unidade for desconectada entre o momento em que a solicitação de gravação foi feita e a hora em que o Windows "libera" o cache no disco (na verdade, executa a gravação), esses dados não serão gravados. Isso leva à perda de dados e possivelmente até à corrupção.

Ao "ejetar" um volume removível, você solicita ao Windows para liberar o cache e gravar todos os dados que estão aguardando. Dessa forma, você garante que é seguro desconectar a unidade.

Muitas vezes, quando estou com pressa, retiro automaticamente um pendrive ou cabo USB de um disco rígido externo do meu PC ou laptop, sem clicar com o botão direito do mouse no ícone remover com segurança na bandeja do sistema e desconectá-lo desta rota . Até agora, nada de ruim aconteceu toda vez que eu "estava com pressa".

Isso ocorre principalmente porque a Microsoft não é estúpida (não vamos discutir aqui ...). Eles sabem que as pessoas não gostam de fazer trabalho extra. Portanto, quando você conecta uma mídia removível ao sistema pela primeira vez, quando o Windows instala drivers, parte da configuração é configurada para "remoção rápida".

No Gerenciador de dispositivos , na guia Políticas da caixa de diálogo Propriedades de suas unidades, dependendo do tipo de unidade, você pode optar por configurar a unidade para remoção rápida ou melhor desempenho ou ativar ou desativar o cache de gravação.

A ativação do cache de gravação ou a seleção de melhor desempenho fará com que o Windows enfileire solicitações de gravação, o que aumenta o desempenho e reduz o desgaste, mas também aumenta as chances de perda de dados e requer a ejeção do volume antes de removê-lo. Desativar o cache de gravação ou selecionar a remoção rápida faz com que o Windows grave tudo no disco imediatamente, o que reduz o desempenho e aumenta o desgaste, mas é bom simplesmente retirar a unidade.

Como o Windows padroniza a mídia removível para remoção rápida, a maioria das pessoas raramente experimenta um problema simplesmente desconectando-o sem ejetar primeiro.

As capturas de tela abaixo mostram as políticas de unidade padrão para uma variedade de mídias. Existem alguns pontos interessantes a serem observados.

O disco rígido interno está configurado para usar cache de gravação (figura 1). Isso faz sentido porque supõe-se que a unidade seja um dispositivo permanente, portanto nunca ficará indisponível no curto período entre uma solicitação de gravação e a descarga do cache.

A unidade flash USB está configurada para remoção rápida (figura 2). Isso também faz sentido, pois facilita a remoção.

O cartão de memória USB está configurado para remoção rápida (figura 3). Isso é lógico, porque essencialmente não é diferente de uma unidade flash USB (ou qualquer outra unidade USB). O interessante é que o leitor de cartão de memória interno também está configurado para remoção rápida (figura 4). O leitor em si é incorporado ao laptop e, portanto, sempre presente, mas o cartão pode ser removido e, portanto, o padrão é a remoção rápida. (É o mesmo para unidades de disquete; não há armazenamento em cache porque o disco na unidade pode ser removido.)

Ainda mais interessante é o disco rígido externo USB (figura 5) e o iPod mini (figura 6) que possui um pequeno disco rígido giratório. Estes são discos rígidos reais, não flash drives, mas como são removíveis, eles ainda assumem o padrão de remoção rápida. Novamente, isso faz sentido, porque eles podem ser desconectados antes que os dados sejam gravados no disco.

Posso realmente perder informações na mídia USB se isso não for realizado?

A vunerabilidade [sic] de perder essas informações aumenta bastante, se a mídia USB ainda estiver piscando no momento em que é retirada do computador (em vez de não piscar)?

Sim. O problema é que, mesmo que uma unidade esteja configurada para remoção rápida, não é seguro desconectá-la imediatamente. Só porque o Windows executa as gravações imediatamente, não significa que elas ocorram imediatamente.

A maioria das mídias removíveis, como drives flash e cartões de memória, é muito mais lenta que os discos rígidos. Portanto, mesmo que o Windows inicie a gravação assim que solicitado, normalmente levará alguns instantes para que os dados sejam realmente gravados. Mesmo se a gravação / cópia / etc. Na caixa de diálogo que mostra que o progresso da gravação desaparece, a unidade ainda pode estar gravando por mais alguns momentos e, se tiver seu próprio LED de atividade, poderá ver isso. Não é seguro remover a mídia imediatamente; observe o LED e espere que ele pare completamente de piscar.

Para ter uma segurança extra, você pode usar um programa como o Sync, que diz ao Windows para liberar o cache. Essencialmente, é exatamente o mesmo que usar a função de ejeção com segurança, mas pode ser um pouco mais conveniente se você fizer um atalho na área de trabalho para executá-lo com a letra da unidade específica da sua unidade removível. Economizará de 5 a 10 segundos, o que não soa muito, mas no HCI, é uma barreira enorme . O melhor de tudo é que ele apenas libera o cache, na verdade não ejeta a unidade. Portanto, a unidade ainda está montada e disponível para uso se você se lembrar repentinamente de algo que esqueceu de fazer. Isso o torna ainda mais útil, pois você pode até atribuir uma tecla de atalho para liberar o cache e torná-lo seguro para desconectar com um pressionamento de tecla.

Figura 1 : Política interna de HDD

Figura 2 : Política de unidade flash USB

Figura 3 : Política interna do leitor de cartão de memória

Figura 4 : Política do leitor de cartão de memória USB

Figura 5 : Política externa de HDD

Figura 6 : HDD do iPod (mini)