光盘防水嘛 ? DVD+R 刻录光盘泡水实验

首发日期 2024-07-20, 以下为原文内容:

同志们好, 欢迎来到胖喵穷人实验室 ! 这里专注于 低成本, 低难度, 低风险 的 “三低” 小实验.

胖喵穷人实验室 (PM-PLab-E)

正式名称: 紫腹巨蚊 (Toxorhynchites gravelyi) 系列
  穷人 (Poor people) 实验室

风险警告: 低风险并不是零风险, 无风险. 本文中的做法可能造成光盘以及光盘驱动器 (刻录机) 的损坏 !

免责声明: 本文并不保证内容的正确, 有效, 安全. 如果模仿文中的做法, 后果自负 !!

1 实验方案设计
2 实验过程
- 2.1 刻录数据
- 2.2 验证刻录的光盘
- 2.3 泡水
- 2.4 捞出光盘擦干水
- 2.5 读取光盘
3 结果及局限性分析
- 3.1 光盘数量较少, 实验精度较低
- 3.2 仅适用于 DVD+R 刻录光盘
- 3.3 仅适用于常温清水
- 3.4 仅适用于短期浸泡
- 3.5 不知道泡水对光盘的长期影响
4 总结与展望

1 实验方案设计

实验材料清单:

序号	名称	数量	备注
1	DVD+R 空白 (普通) 刻录光盘	4	容量 4.7GB (单层), 品牌为清华紫光 UNIS
2	DVD 光驱	1	品牌为先锋 (2013 年生产)
3	PC (台式机)	1	用于操作光盘刻录及读取
4	记号笔	1	用于在光盘印刷面写字
5	光盘袋	3	用于装光盘
6	塑料盆	1	用于装清水
7	卫生纸	(少许)	用于泡水后, 吸干光盘表面的水
8	清水	(少量)	普通自来水, 用于泡光盘

一共 4 张 DVD+R 空白光盘, 分成 2 组:

对照组 (2 张): 普通存放.
实验组 (2 张): 进行泡水测试.

4 张光盘全部刻录相同的数据, 然后实验组泡水一段时间. 然后把光盘捞出, 擦干表面水分. 等待 24 小时之后 (充分干燥), 使用光驱读取光盘.

泡水除了可能损坏光盘本身, 还有可能损坏读取泡过水的光盘的光驱. 蓝光刻录机还是有点小贵的 (请看窝的网名), 所以使用 DVD 光盘和 DVD 光驱进行测试. 目前二手的 DVD 刻录机, 淘宝大约 20 元就能买到, DVD 光盘也只要几元, 比较便宜.

千年光盘 (M-Disc) 已经有了 “千层面实验” (光盘和面条一起蒸熟), 所以这里使用的是 普通光盘 (不是 档案级光盘, 也不是千年光盘), 也就是基本上最便宜的那一种. 考虑到普通光盘可能比较脆弱, 这里没有使用水煮, 而是使用常温清水浸泡.

这里使用的 DVD+R 光盘是多年前买的, 具体什么时间买的, 已经忘记了. 大约是 6 年前, 或者更早, 总之是已经吃灰多年的空白刻录光盘了.

刻录光盘从结构上来说, 只是一张塑料片, 里面封装了一层化学染料. 理论上来说, 应该是不怕水的. 下面就来实际验证一下.

2 实验过程

环境参数:

序号	名称	数值
1	室内温度	30 °C
2	相对湿度	70%
3	大气压强	99 kPa

注: 这里没有对环境条件的精确测量或控制设备, 所以此处的数据仅供参考, 实际波动较大.

2.1 刻录数据

使用的软件版本如下 (操作系统 ArchLinux):

> uname -a
Linux a2 6.9.9-zen1-1-zen #1 ZEN SMP PREEMPT_DYNAMIC Fri, 12 Jul 2024 00:06:19 +0000 x86_64 GNU/Linux
> cdrskin --version
cdrskin 1.5.6 : limited cdrecord compatibility wrapper for libburn
Cdrecord 2.01a27 Emulation. Copyright (C) 2006-2023, see libburnia-project.org
System adapter    :  internal GNU/Linux SG_IO adapter sg-linux
libburn interface :  1.5.6
libburn in use    :  1.5.6
cdrskin version   :  1.5.6
Version timestamp :  2023.06.07.143001
Build timestamp   :  -none-given-

为了尽量接近实际使用情况, 此处刻录的数据是 ArchLinux 安装光盘镜像. 如果系统崩溃, 可以从安装光盘启动, 进行一些修复操作.

下载地址: https://archlinux.org/download/

> cdrskin dev=/dev/sr1 -v -minfo
cdrskin 1.5.6 : limited cdrecord compatibility wrapper for libburn
cdrskin: verbosity level : 1
cdrskin: NOTE : greying out all drives besides given dev='/dev/sr1'
cdrskin: scanning for devices ...
cdrskin: ... scanning for devices done
cdrskin: pseudo-atip on drive 0
cdrskin: status 1 burn_disc_blank "The drive holds a blank disc"
scsidev: '/dev/sr1'
Device type    : Removable CD-ROM
Vendor_info    : 'PIONEER'
Identifikation : 'BD-RW BDR-207D'
Revision       : '1.21'
Drive id       : 'LGDL050745WL'
Driver flags   : BURNFREE
Supported modes: TAO SAO
cdrskin: burn_drive_get_write_speed = 22160  (16.0x)
Current: DVD+R
Profile: 0x0043 (BD-RE)
Profile: 0x0042 (BD-R random recording)
Profile: 0x0041 (BD-R sequential recording)
Profile: 0x0040 (BD-ROM)
Profile: 0x002B (DVD+R/DL)
Profile: 0x001A (DVD+RW)
Profile: 0x001B (DVD+R) (current)
Profile: 0x0016 (DVD-R/DL layer jump recording)
Profile: 0x0015 (DVD-R/DL sequential recording)
Profile: 0x0013 (DVD-RW restricted overwrite)
Profile: 0x0014 (DVD-RW sequential recording)
Profile: 0x0011 (DVD-R sequential recording)
Profile: 0x0002 (Removable disk)
Profile: 0x0010 (DVD-ROM)
Profile: 0x000A (CD-RW)
Profile: 0x0009 (CD-R)
Profile: 0x0008 (CD-ROM)
book type:     DVD+R (emulated booktype)
Product Id:    AML/003/48
Producer:      UML
Manufacturer:    'AML'
Media type:      '003'

Mounted media class:      DVD
Mounted media type:       DVD+R
Disk Is not erasable
disk status:              empty
session status:           empty
first track:              1
number of sessions:       1
first track in last sess: 1
last track in last sess:  1
Disk Is not unrestricted
Disk type: DVD, HD-DVD or BD

Track  Sess Type   Start Addr End Addr   Size
==============================================
    1     1 Blank  0          2295103    2295104   

Next writable address:              0         
Remaining writable size:            2295104

空白 DVD+R 光盘看起来是这样的. 然后进行刻录:

> cdrskin dev=/dev/sr1 -v archlinux-2024.07.01-x86_64.iso 
cdrskin 1.5.6 : limited cdrecord compatibility wrapper for libburn
cdrskin: verbosity level : 1
cdrskin: NOTE : greying out all drives besides given dev='/dev/sr1'
cdrskin: scanning for devices ...
cdrskin: ... scanning for devices done
cdrskin: beginning to burn disc
cdrskin: status 1 burn_disc_blank "The drive holds a blank disc"
Current: DVD+R
Track 01: data  1119 MB        
Total size:     1119 MB (127:21.25) = 572944 sectors
Lout start:     1119 MB (127:23/25) = 573094 sectors
Starting to write CD/DVD at speed MAX in real SAO mode for single session.
Last chance to quit, starting real write in   0 seconds. Operation starts.
Waiting for reader process to fill input buffer ... input buffer ready.
Starting new track at sector: 0
Track 01: 1119 of 1119 MB written (fifo 100%) [buf  85%]   9.1x.              
Fixating...

cdrskin: working post-track (burning since 159 seconds)        
Track 01: Total bytes read/written: 1173389312/1173389312 (572944 sectors).
Writing  time:  159.613s
Cdrskin: fifo had 572944 puts and 572944 gets.
Cdrskin: fifo was 0 times empty and 25021 times full, min fill was 99%.
Min drive buffer fill was 82%
cdrskin: burning done

刻录之后的光盘看起来是这样的:

> cdrskin dev=/dev/sr0 -v -minfo
cdrskin 1.5.6 : limited cdrecord compatibility wrapper for libburn
cdrskin: verbosity level : 1
cdrskin: NOTE : greying out all drives besides given dev='/dev/sr0'
cdrskin: scanning for devices ...
cdrskin: ... scanning for devices done
cdrskin: pseudo-atip on drive 0
cdrskin: status 4 burn_disc_full "There is a disc with data on it in the drive"
scsidev: '/dev/sr0'
Device type    : Removable CD-ROM
Vendor_info    : 'PIONEER'
Identifikation : 'DVD-RW DVR-221L'
Revision       : '1.00'
Drive id       : 'MDQC181365CN        '
Driver flags   : BURNFREE
Supported modes: TAO SAO
cdrskin: burn_drive_get_write_speed = 27700  (20.0x)
Current: DVD+R
Profile: 0x0015 (DVD-R/DL sequential recording)
Profile: 0x0016 (DVD-R/DL layer jump recording)
Profile: 0x002B (DVD+R/DL)
Profile: 0x001B (DVD+R) (current)
Profile: 0x001A (DVD+RW)
Profile: 0x0014 (DVD-RW sequential recording)
Profile: 0x0013 (DVD-RW restricted overwrite)
Profile: 0x0012 (DVD-RAM)
Profile: 0x0011 (DVD-R sequential recording)
Profile: 0x0010 (DVD-ROM)
Profile: 0x000A (CD-RW)
Profile: 0x0009 (CD-R)
Profile: 0x0008 (CD-ROM)
Profile: 0x0002 (Removable disk)
book type:     DVD+R (emulated booktype)
Product Id:    AML/003/48
Producer:      UML
Manufacturer:    'AML'
Media type:      '003'

Mounted media class:      DVD
Mounted media type:       DVD+R
Disk Is not erasable
disk status:              complete
session status:           complete
first track:              1
number of sessions:       1
first track in last sess: 1
last track in last sess:  1
Disk Is unrestricted
Disk type: DVD, HD-DVD or BD

Track  Sess Type   Start Addr End Addr   Size
==============================================
    1     1 Data   0          572943     572944    

Last session start address:         0         
Last session leadout start address: 572944

重复上述操作, 刻录全部 4 张光盘.

然后用记号笔在光盘的印刷面做好标记, 装入光盘袋:

在这里插入图片描述

2.2 验证刻录的光盘

计算光盘数据的 sha256:

> sha256sum /dev/sr0
398dceea2d04767fbb8b61a9e824f2c8f5eacf62b2cb5006fd63321d978d48bc  /dev/sr0

对 4 张光盘全部进行检查, 确认其中的数据完全一样.

然后使用塑料袋密封保存对照组光盘:

在这里插入图片描述

2.3 泡水

使用塑料盆装一些自来水:

在这里插入图片描述

刚刚刻录后的光盘比较热, 刚接的自来水比较凉. 为了避免温差的可能影响, 静置 1 小时, 让光盘和水都达到室温.

在这里插入图片描述

然后用力把光盘按入水中, 确保光盘和水充分接触.

这里有一个有趣的小发现: 光盘会漂在水面上 ! 这是因为塑料的密度低于水.

此时, 光盘又要振臂高呼: 还有谁 ?! 除了光盘, 还有什么存储器落水后可以漂在水面上 ?

2.4 捞出光盘擦干水

浸泡 36 分钟, 然后从水中捞出光盘.

将光盘从光盘袋中取出, 甩干大部分水分, 然后用卫生纸小心吸干剩余的少量小水滴. 注意尽量不要擦伤/污染光盘的读取面, 也不要残留纸张纤维在光盘上.

把泡水的光盘袋扔掉, 换一个新的干燥的光盘袋, 装入泡水后的光盘.

静置 24 小时, 让光盘充分干燥.

2.5 读取光盘

第二天, 使用 DVD 光驱尝试读取实验组的 2 张光盘:

> dd if=/dev/sr0 of=/dev/null status=progress
1163575808 字节 (1.2 GB, 1.1 GiB) 已复制，102 s，11.4 MB/s
输入了 2291776+0 块记录
输出了 2291776+0 块记录
1173389312 字节 (1.2 GB, 1.1 GiB) 已复制，102.758 s，11.4 MB/s
> sha256sum /dev/sr0
398dceea2d04767fbb8b61a9e824f2c8f5eacf62b2cb5006fd63321d978d48bc  /dev/sr0

这是 1 号泡水光盘, 读取速度正常, 数据完好.

> dd if=/dev/sr0 of=/dev/null status=progress
1159713280 字节 (1.2 GB, 1.1 GiB) 已复制，99 s，11.7 MB/s 
输入了 2291776+0 块记录
输出了 2291776+0 块记录
1173389312 字节 (1.2 GB, 1.1 GiB) 已复制，99.9448 s，11.7 MB/s
> sha256sum /dev/sr0
398dceea2d04767fbb8b61a9e824f2c8f5eacf62b2cb5006fd63321d978d48bc  /dev/sr0

这是 2 号泡水光盘, 读取速度正常, 数据完好.

因为实验组的泡水光盘, 看起来完好无损, 所以就没必要读取对照组的光盘了.

观察泡水光盘表面 (读取面), 有少量划痕, 有少量小水滴干了之后留下的痕迹. 但是仍然不影响正常读取.

3 结果及局限性分析

实验结果: 普通 DVD+R 刻录光盘, 在常温的清水中浸泡 36 分钟之后, 没有损坏, 其中的数据可以正常读取.

本实验的局限性如下:

3.1 光盘数量较少, 实验精度较低

如果按照更好的实验设计, 应该使用较多数量的光盘 (比如每组 20 张), 从而能够统计计算损坏的比例, 获得比如 “95% 完好” 之类的结果.

然而为了低成本 (请看窝的网名), 本次实验组光盘只有 2 张. 这可能会因为偶然性因素, 导致结果不正确. 所以本实验结果的精度较低, 仅供参考.

3.2 仅适用于 DVD+R 刻录光盘

CD, DVD, BD (蓝光) 光盘的结构不同. 虽然直径都是 12cm, 厚度都是 1.2mm, 但是 DVD 光盘的数据记录层夹在中间, 也就是距离读取面约 0.6mm 的深度. 而蓝光光盘的数据记录层在读取面很浅的位置 (约 0.1mm), 因为蓝光光驱的物镜的数值孔径 (NA) 较大, 工作距离很短.

由于 DVD 光盘容量太小, 数据备份一般使用 BD-R 光盘. 然而由于光盘结构不同, 本实验的结果并不能直接用于蓝光光盘.

3.3 仅适用于常温清水

本实验使用室温的普通自来水浸泡光盘. 所以本实验的结果并不适用于热水, 冰水等温度.

也不适用于脏水 (比如洪水), 酒精等别的液体. 除了清水之外的液体, 仍然可能损坏光盘.

3.4 仅适用于短期浸泡

本实验中, 光盘只浸泡了 36 分钟, 时间比较短. 如果光盘长期浸泡在水中, 仍然有可能损坏.

3.5 不知道泡水对光盘的长期影响

本实验中, 光盘在泡水 24 小时 (1 天) 后进行读取. 这只能说明, 光盘泡水之后, 在短期内不会损坏.

然而泡水还可能对光盘有长期影响. 比如, 正常情况下光盘的存储寿命可能为 3 年, 但是泡水后寿命缩短为半年. 本实验并没有测量这方面的情况.

4 总结与展望

本实验通过把刻录后的 DVD+R 光盘浸入常温清水, 捞出擦干后读取光盘数据, 初步验证了 普通光盘 (非档案级) 具有一定的防水能力, 在泡水之后不易损坏. 需要注意本实验的各种局限性: 实验组光盘数量少, 结果精度低. 仅适用于 DVD+R 光盘, 常温清水, 短期浸泡. 并且不知道泡水对光盘的长期影响.

本实验的成本较低, 总成本约 30 元 (不含 PC).

关于泡水对光盘寿命的长期影响, 需要在以后定期检查实验组的光盘, 比如每个月 (或者半年) 读取一次光盘中的数据, 看看是否损坏. 所以实验组和对照组的光盘仍然需要好好保存, 这个实验还在继续, 在几个月或者几年之后, 还能得出新的结论.

本文使用 CC-BY-SA 4.0 许可发布.