Computer on Schallberts Blog

NVME-Festplatte kaputt?

Schallbert — Tue, 10 Sep 2024

Das Ereignis

Mitte April 2024:

Nach einem Systemupdate fährt mein Laptop plötzlich nicht mehr hoch. Der Bootloader grub-core meldet, er habe Probleme beim Schreiben von Sektoren.

error: ../grub-core/efi/efidisk.c:638: failure writing sector 0xXXXXXXXX

Beim Reboot bleibt mir der Bildschirm nach Anzeige des Firmenlogos mit blinkendem Cursor schwarz. Wenn ich hinter die Maske schaue, dann schlägt das Laden diverser Services fehl:

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Boot errors due to read-only nvme

Erste Analyse

Ich vermutete ein Problem beim Update des Rechners und führte aus dem UEFI von Lenovo heraus einen Festplattentest durch. Ergebnis:

The media check is complete, the result is: FAIL

Eher kein Problem mit dem Betriebssystem sondern eines mit der Platte. Mist. Muss ich um meine Daten bangen? Ich habe zwar Backups herumliegen, das letzte ist aber drei Wochen alt und somit sind einige Stunden Arbeit auf der Kippe. Zudem kostet mich ein Wiederaufsetzen einiges an Zeit. Daher probiere ich erst einmal, ob sich noch etwas retten lässt.

Selbsttest

Ich lasse also die SMART Tests für die Platte mit smartctl -x /dev/nvm0 durchlaufen und weiß nun, dass sie etwa 7600 Betriebsstunden hinter sich und 240GB nutzbare Kapazität hat. Die unter dem Namen nvme0n1 eingesetzte Disk meint, sie sei nun “read-only”. Und zwar sämtliche Partitionen inklusive Kernel. Na klasse. Das Ergebnis meiner Online-Suche war in etwa:

Die Platte ist irreparabel beschädigt. Es muss eine Neue her.

Reparaturversuch

Man muss ja nicht alles glauben, was im Netz steht. Also nehme ich das Lenovo-eigene Reparaturwerkzeug für Festplatten zur Hand. Es lässt sich aus dem UEFI heraus aufrufen und firmiert unter dem Namen Bad Block Recovery Tool. Das Programm scannt die Platte auf defekte Sektoren und versucht, betroffene Blöcke wiederherzustellen. Der Durchlauf benötigt für die letzten 10% fast eine halbe Stunde.

Ergebnis: Wiederherstellung fehlgeschlagen. Ich führe das Werkzeug erneut aus. Und noch ein drittes Mal im langsamen pedantic-Modus. Immer wieder ohne Erfolg. Ständig bekomme ich critical medium error angezeigt.

Ob dies alles nicht klappt, weil sich die Platte in den Read-only mode gesetzt hat?

Da ich nicht mehr booten kann und keine Konsole zur Verfügung habe, sind meine Möglichkeiten mit Bordmitteln nun erschöpft.

Einwurf: Der Read-only mode bei SSDs

Laut Internet (DiskTuna) ist der read only mode zur Schadensbegrenzung vorhanden. Stellt der Controller des Speichergerätes einen schwerwiegenden Fehler fest, versetzt er die Platte in Nur-Lesezugriff. Somit wird das Risiko minimiert, dass weitere Blöcke korrumpiert oder mit in den Tod gerissen werden.

Im Forum Superuser beschreibt jemand einen identischen Fehler zu meinem, und tatsächlich ist da wohl nichts mehr zu machen.

Datenrettung per Boot-Stick

Weiter geht’s mit einem USB-Stick, den ich von einem anderen Rechner aus zum Linux-Boot-Stick mache. Ich stopfe ihn an meinen Laptop und kann ihn endlich wieder hochfahren. Als Medium zur Datenrettung schließe ich eine externe Festplatte an.

Übersicht verschaffen mit fdisk

Zuerst schaue ich, ob alle Platten und Partitionen auftauchen. Dafür tippe ich das Kommando sudo fdisk -l in die Konsole.

Glück gehabt, alles ist noch da! Vielleicht kann ich die Dateien ja einfach von der defekten Festplatte herunter kopieren?

Kopieren mit cp

Probieren wir’s aus.

sudo cp -r -v /mnt/nvme0n1p3/Documents/my/important/files /mnt/externalHdd/save

Ein paar Sekunden denke ich, dass alles glatt geht. Doch dann bricht cp mit Fehlermeldung ab, das Volume sei nicht verfügbar. Tatsächlich ist die Platte nicht mehr gemountet. Ich kann sie allerdings direkt wieder finden und mounten. Ein paar Versuche später habe ich meine wirklich wichtigen Daten gesichert, der Kopiervorgang bricht aber stets nach ein paar Sekunden ab. Für die ganze Platte würde mir dieses Vorgehen viel zu lange dauern.

Genau dieses Verhalten - mounten, ein paar Sekunden kopieren, Platte verschwindet - habe ich online in ein paar Foreneinträgen bestätigt bekommen.

Also muss eine andere Lösung her.

Daten retten mit ddrescue

Nach kurzer Online-Suche installiere ich das Programm ddrescue.

In der zugehörigen Dokumentation stehen einige Dinge sehr klar drin. Dass man z.B. verstanden haben sollte was es genau tut, bevor man es verwendet. Oder das Folgende:

“Never try to repair a file system on a drive with I/O errors; you will probably lose even more data. " - ddrescue Manual

Jetzt stellt sich für mich die Frage, ob ich oben mit dem Block-Reparaturversuch genau so einen Fehler begangen habe. Oder bin ich mit der Bad Block Recovery auf der sicheren Seite, da hier von Datenblöcken auf der Platte und nicht vom “darüber liegenden” Dateisystem die Rede ist? Hier steht auch, dass die sogenannte Mapfile eine Kernfunktion des Programmes ist. Nach Abbruch, Neustart, für die Zusammenführung von Backups und zum Verkürzen der Datenrettung bietet sie einen großen Zeitvorteil. Daher sei es keine schlechte Idee, sich die Mapfile schon bei Erstellung einer Offlinhe-Sicherheitskopie zu erzeugen und gut wegzulegen. Insgesamt fand ich das Tool extrem hilfreich, effektiv und leicht zu bedienen und kann es an dieser Stelle nur weiterempfehlen.

Zurück zur Sache: Ich finde einen ganz einfachen Befehl, die komplette Datenpartition meines beschädigten NVME-Speichers auf eine externe Festplatte zu kopieren:

ddrescue --sparse /dev/nvme0n1p3 /run/media/liveuser/myExternalHDD/datapartition

Die --sparse-Option überspringt mit Nullen belegte Bereiche der Quellplatte und kann so eine Menge Platz auf dem Zieldatenträger einsparen. Das Programm benötigt eine Viertelstunde für den kompletten Durchlauf. Es kann wie oben im Bild zu erkennen tatsächlich 99.6% der Daten retten und auch mehrere Monate später habe ich die restlichen 0.4% noch nicht vermisst. Glück gehabt.

Überprüfung: Output von ddrescue ansehen

Jedenfalls legt das Programm am Ende eine einzige Datei auf meiner externen Platte ab: datapartition.img Dieses Image kann ich mit fdisk -l anschauen:

datapartition.img: 236.89 GiB, 254356226048 bytes, 496789504 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Alles da, das ist ja schon einmal gut. Ob denn nun auch alles drin ist?

Dafür mounte ich die Partition mal und schaue mich per cd und ls -l darin um:

sudo mkdir /mnt/olddisk # Mount point of the rescued data image
sudo mount /run/media/liveuser/myExternalHDD/datapartition.img /mnt/olddisk

Zum Glück war alles drin, was drin sein sollte. Nun konnte ich das Image unmounten, den Rechner herunterfahren und eine neue Festplatte einbauen lassen.

Die neue Festplatte

Auch hier habe ich noch einmal Glück gehabt: Auf meinem Gebrauchtlaptop war noch Garantie und so bekam ich ihn binnen einer Woche mit einer neuen (und doppelt so großen) Festplatte zurück gesendet. Da ich so große Angst vor Datenklau bekam, hatte ich meine alte Platte vor dem Versenden ausgebaut. Dabei kam ich mir ganz schön paranoid vor.

Diese Arbeit hätte ich mir aber vielleicht sparen können, denn ddrescue hat auch für paranoide Leute wie mich eine Software-Lösung parat: Die Option --fill-mode. Hiermit können nach erfolgter Rettung die “noch guten” Blöcke und Sektoren gelöscht werden. Nur die ohnehin defekten Sektoren bleiben erhalten. Aus der Online-Dokumentation:

ddrescue --fill-mode=+ --force /dev/zero bad_drive mapfile

Ob dies allerdings auch einer Platte wie meiner funktioniert hätte, die der On-Board-Controller auf “read-only” gesetzt hat, ist mir nicht klar. Egal.

Ich kann jetzt jedenfalls mit einem voll funktionsfähigen Laptop weiter Blog-Einträge verfassen ☺️.

PC-Upgrade

Schallbert — Mon, 01 Jan 0001

Projekt-Steckbrief

Schwierigkeit: Amateur 3/5
Kosten: ~500€
Zeitaufwand: ~20h

Ziel und Motivation

Im Jahr 2006 hatte ich mir einen Spiele-PC gegönnt. Als Gehäuse kaufte ich ein HTPC-Gehäuse. Es ist relativ flach und passt in das Rack einer Stereoanlage. 2015 tauschte ich ein erstes mal das Innenleben, als mir die Hardware zu langsam wurde. Ende 2025 war es wieder so weit: Das Netzteil zeigte sich mit der Leistungsaufnahme der neuen Grafikkarte überfordert, die Festplatten liefen voll und Spiele nicht mehr stabil.

Umbauten

Kurz: Es muss neue Hardware her. Doch diese erzeugt viel mehr Abwärme als die Vorherige. Zur Optimierung des Luftstroms sind daher einige Umbauten vorzunehmen. Klingt doch nach einem tollen Projekt mit vielen Facetten, die dieses Blog ausmachen: Mechanik, Elektronik, Software, CNC-fräsen.

Neue Komponenten

Einzubauen sind

650W Enermax Netzteil ersetzt 400W
Neues Motherboard MSI B550
AMD Ryzen5600x ersetzt Intel i5-6500
32GB DDR4 RAM statt 16GB
1TB PCIE SSD statt SATA SSDs
140mm Lüfter in 5.25" Schacht
2x60mm Lüfter in hintere Auslässe
96mm Lüfter für CPU, neuer Heatpipe-Kühler

Die meisten Komponenten besorge ich mir gebraucht. Nur Netzteil, Platte und Lüfter sind Neuware. Doch schnell zeigt sich, dass ich das Gehäuse modifizieren muss: Die Grafikkarte kollidiert mit dem 3.5"-Schacht, wo bis dato Festplatten und Kartenlesegerät untergebracht waren. Der große 140mm-Lüfter passt nur an die Stelle, wo sich der 5.25"-Schacht befindet.

Also müssen beide Schächte entfernt oder mit dem Trennschleifer bearbeitet werden, um Platz zu schaffen. Außerdem benötige ich eine Montagevorrichtung für den Lüfter vor der 5.25"-Öffnung. Hingucker für das Gehäuse wäre es jetzt noch, die Laufwerkklappe automatisch steuern zu können. Dann würde sie nur bei laufendem Lüfter unter hoher Rechenlast geöffnet und im Normalbetrieb geschlossen bleiben.

Anpassung des Gehäusedeckels

In meinem Artikel zum Thema Fräsen von SECC-Stahlblech zeige ich, wie man den Gehäusedeckel zwecks besserer Belüftung der Grafikkarte mit zusätzlichen Schlitzen ausstattet.

3.5"-Schacht

{< image src="/assets/images/htpc/floppy-bay-modified.avif" alt=“Image: Cutout in 3.5” bay" position=“right” >} Die Grafikkarte ist so lang, dass sie 1cm Überlappung mit dem 3.5"-Schacht besitzt. Zum Glück lässt sich der Schacht im Handumdrehen ausbauen. Also nehme ich den Trennschleifer zur Hand und bringe einen Ausschnitt in die Halterung ein. Anschließend bohre ich ein paar zusätzliche Löcher in die Seiten des Schachtes, sodass meine 2.5"-SSDs auf der von der Grafikkarte abgewandten Seite des Schachtes befestigt werden können. Auch der Schachtdeckel erhält ein weiteres Loch zur Befestigung am Gehäuse, da zwei Rastnasen durch den Ausschnitt für die Grafikkarte entfallen.

Der Kartenleser nutzt die volle Tiefe des Schachtes aus. Ich fürchte also schon, ihn gar nicht wieder montiert zu bekommen. Probehalber öffne ich sein Gehäuse und siehe da: Nur das vorderste Drittel wird tatsächlich von Leiterplatten belegt. Der hintere Teil ist anscheinend nur dafür da, Befestigungsmöglichkeiten zu bieten. Also trenne ich den hinteren Teil des Kartenlesergehäuses kurzerhand ab und baue alles wieder zusammen, sodass er sich nun passend im Schacht anbringen lässt.

5.25"-Schacht

Der Schacht ist hoch genug, um zwei Laufwerke aufzunehmen. Ich benutze aber kaum noch CDs bzw. DVDs - und wenn, dann tut es auch ein externes Laufwerk. Den leeren Laufwerkkäfig kann ich also ausbauen und stattdessen an seiner Stelle einen Lüfter montieren. Dafür entwerfe ich im CAD eine Adapterplatte, die Befestigungsmöglichkeiten und Ausschnitte für den Lüfter enthält.

Lüfterplatzierung

Ich setze Gehäuselüfter gezielt ein, um zwei voneinander getrennte Luftströmungen im PC-Gehäuse zu erzeugen: Die CPU-Netzeil-Strömung verläuft an der Gehäusefront über einen 140mm-Lüfter an den CPU-Kühler, von wo aus die Warme Luft durch Netzteil und zwei weitere 60mm-Gehäuselüfter hinaus geleitet werden.

Der Luftstrom zur Grafikkarte wird über einen außerhalb des Gehäuses verbauten 140mm-Lüfter gestützt. Die Grafikkarte selbst fördert die erwärmte Luft direkt über den Gehäusedeckel nach draußen. Um den externen Lüfter anzuschließen, schneide ich ein Loch in eine Slotblende für PCI-Einbauschächte. Dort hinein passt genau die Buchse eines Lüftersteckers. Mittels Heißkleber sichere ich die Buchse in der Blende und schließe sie sonst den Lüfter auch an einen AUX-FAN Anschluss an.

Klappensteuerung

Nun soll die Frontklappe noch automatisch öffnen, sobald der Lüfter dreht. Ist zwar komplizierter als wenn ich das von Hand mache, aber dieses Gimmick macht das Gehäuse doch erst richtig interessant. Ich entferne also das Klappenschloss und füge der Adapterplatte eine Halterung für ein Modellbauservo hinzu, welches die Klappe öffenn und schließen können soll.

Elektronik

Das Servo benötigt eine Ansteuerung. Außerdem möchte ich die Klappenzustand wie den Lüfter auch temperaturabhängig regeln, sodass ich die an dem Lüfter angelegte Spannung einlesen muss. Hierfür setze ich den Microcontroller ATTINY44 ein. Die Schaltung habe ich nur mit den allernötigsten Komponenten bestückt:

Der Microcontroller gibt ein pulsweitengesteuertes Signal an den Servo aus. Dessen Spannungsversorgung wird über einen Elko gepuffert. Die Energieversorgung für den Gehäuselüfter leite ich über zwei Steckerleisten weiter. Dort greife ich das Signal mittels Spannungsteiler ab und führe es einem Analogeingang zu. Ansonsten ist nur ein weiterer Widerstand verbaut, der den RESET-Eingang des Microcontrollers auf VCC zieht und ihn so in Betrieb hält.

Software-Anforderungen

Die Anforderungen an die Software sind einfach und klar:

Wenn der Lüfter steht, soll die Klappe schließen
Ist der Lüfter in Betrieb, soll die Klappe öffnen
Damit die Klappe nicht zu oft hin- und her fährt, soll der Klappenzustand mit etwas Verzögerung geändert werden und auch nur dann, wenn der Lüfter in der Zwischenzeit seinen Zustand beibehalten hat.

Die daraus entstandene Software ist auf meinem Github-Account frei verfügbar.

Software: Hauptschleife

Bei der Ansteuerung des Modellbauservos mache ich es mir einfach: Ich verwende die Servo-Bibliothek von Arduino.

Das Programm macht nicht viel. Ich initialisiere das Servo servoHatch, welches später im Programm angesteuert wird, definiere ein paar wenige Variablen und lege fest, auf welchem Pin der Spannungsteiler vom Lüfter liegt. Die Hauptschleife begnügt sich damit, die Spannung am Lüfter einzulesen und basierend darauf zu entscheiden, ob sich die Klappe bewegen sollte.

Die Auswertung übergebe ich dann der Klappensteuerung. Anschließend wartet das Programm 15ms und läuft dann erneut los.

Servo servoHatch; // create Servo object to control a servo
uint16_t fanVoltage{0}; // variable to read the value from the analog pin
bool open{false};

void setup() {
 pinMode(pinFanVoltage, INPUT);
}

void loop() {
 fanVoltage = analogRead(pinFanVoltage); // reads the value of the fan voltage (value between 0 and 1023)
 open = mapHatchState(fanVoltage);

 
 setHatch(open);
 delay(15); // waits for the servo to get there
}

Software: Hysterese

Mit der Funktion mapHatchState lege ich den Sollzustand der Klappe in Abhängigkeit der Spannung am Lüfter fest.

Liegt die Spannung lange genug unter etwa 4.8V, so schließt die Klappe oder behält ihren geschlossenen Zustand bei. Liegt sie darüber, soll die Klappe geöffnet werden. Der Dauer des Zustandswechsels hängt von der Spannung selbst ab; bei Werten weit ab vom Schwellwert läuft der Aggregator schneller voll und der Klappenzustand wird ebenfalls zügiger verändert.

bool mapHatchState(uint16_t voltage){
 #define maxint 32767 - 1024
 #define minint -32768 + 1024
 static int16_t vAggregate{0};
 static bool hatchOpen{false};

 // Divider VCC 33k T 22k GND, 12V fan will yield 4.8V at divider --> 983 digit
 // So a value of 410 is roughly 5V which allows Fan start + hatch open
 vAggregate = vAggregate + voltage - 410;
 if (vAggregate > maxint) {
 vAggregate = maxint;
 hatchOpen = true;
 }
 else if (vAggregate < minint) {
 vAggregate = minint;
 hatchOpen = false;
 }

 return hatchOpen;
}

Software : Klappe bewegen

Die Funktion setHatch() prüft den gewünschten Zustand der Klappe und bewegt sie, falls sie vom aktuellen Zustand abweicht, dort hin. Dabei wird dem Servo mittels write() ein Zielwinkel vorgegeben, der eingestellt und gehalten werden soll. Die Bewegung geschieht graduell und über die Iteration von hatchState, da die Klappe sich mir sonst viel zu ruckartig und schnell bewegt.

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Test der Klappensteuerung durch Verstellen der Lüfterspannung

void setHatch(bool open){
 static uint8_t hatchState{180}; // variable to capture current position, default closed
 static bool wasMoving{false};
 bool isMoving{false};

 if (open && (hatchState > 0)){
 hatchState--;
 isMoving = true;
 } else if (!open && (hatchState < 180)) {
 hatchState++;
 isMoving = true;
 }


 if (!wasMoving && isMoving) {
 servoHatch.attach(portServo); // connect servo on start
 }
 else if (wasMoving && !isMoving) {
 servoHatch.detach(); // disconnect servo on finish
 }

 servoHatch.write(hatchState);
 wasMoving = isMoving;
}

Die Funktionen attach() und detach() definieren den Signalausgang zum Servo, ordnen also den Pin des Microcontrollers intern dem Servo so zu, wie er tatsächlich verdrahtet ist. Bei meinen Experimenten fand ich heraus, dass das Servo im Stillstand bei detached nur wenig Energie benötigt - viel weniger, als wenn ich es attached lasse und nur kein weiteres Bewegungssignal sende. Daher melde ich es für jede Bewegung an und danach wieder ab.

Ergebnis

Ich erhalte einen schön aufgeräumten, modernen PC. Mittels diverser Bloatware-Lösungen (die ich nach getaner Arbeit direkt wieder deinstalliere) schaffe ich es nach einigem Fluchen, alle LED-Farben aufeinander abzustimmen. Besonderes Highlight ist die automatische Klappe, welche bei höherer CPU-Last samt Lüfter aktiviert wird.