服务器热插拔技术

随着计算机技术和应用的发展，网络在公司、企业中得到了广泛应用。对于企业来说,随着越来越多地将自己的重要数据备份在网络上，在这样的情况下，对网络各级设备，尤其是中心的服务器系统的可靠性、可用性，用户提出了越来越高的要求。为了能够实现设备的可用性以及高可靠性，对服务器制造商来说，产品的各个部件都要采取必要的保护、容错措施，与此对应的硬盘的RAID技术、电源、风扇的冗余技术，都在服务器产品中得到了广泛的应用。

　　这些技术的提出，基本上是为了在相关部件出现故障时，保证用户能够在系统正常运行的同时，进行在线维护。所谓热插拔(hot-plugging或Hot Swap)功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而极大地提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等，使服务器系统的容错能力大大上升，为用户提供了最大限度的可用性。

　　学术上的说法是：热替换（Hot replacement）、热添加（hot expansion）和热升级（hot upgrade），而热插拔最早出现在服务器领域，是为了提高服务器用性而提出的，在我们平时用的电脑中一般都有USB接口，这种接口就能够实现热插拔。如果没有热插拔功能，即使磁盘损坏不会造成数据的丢失，用户仍然需要暂时关闭系统，以便能够对硬盘进行更换，而使用热插拔技术只要简单的打开连接开关或者转动手柄就可以直接取出硬盘，而系统仍然可以不间断地正常运行。

　　热插拔技术的产生是与服务器的PCI总线发展分不开的，外设总线是在CPU、内存和周边设备之间传输信息的通道，最早的微机总线是IBM公司在1981年设计出的PC-BUS，是一种8位体系结构的总线，就是说在一个时钟周期中只能传输8位数据。1984年，IBM又开发出AT-BUS（Advance Technolegy Bus），总线位数达到16位，最大稳定传输率可以达到5MB/s，但是IBM 公司并没有公布AT 总线的规格，这样AT 总线技术就控制在IBM 手中，为了能够更好地使用这种总线技术，由INTEL 公司、IEEE和EISA集团共同研制出与IBM 公司的AT总线相近的总线标准规范-ISA总线，即8/16位的“工业标准结构” (Industry Standustry Architecture) , 最大稳定传输率达到了16MB/s，随后，在1987年，IBM 公司又引进了一种新型总线标准，称作MCA（Micro-Channel Architecture）总线，用在IBM的PS/2机器上，这种总线32位结构总线，在传输率上和稳定性上比ISA 总线有了很大提高，IBM 为了垄断这种技术，在设计上与其他厂商完全不兼容，这样使得这种技术这能在IBM 的PS/2机器上使用，而采用ISA接口技术的外围设备卡无法在MCA总线的机器上使用，其他厂商如果要使用MCA技术必须向IBM购买，这样就使得MCA总线在其他厂商的机器中无法得到推广，为了与IBM的MCA技术抗衡，九家计算机厂商联合起来，根据九家公司的名字的手写字母组成WATCHZONE（Wyse,AST,Tandy,Compaq, Hewlett-Packard, Zenith, Olivetti, NEC和Epson）组织，在ISA总线的基础上与1998年推出了为32位微机设计的“扩展工业标准结构” EISA总线，32位地址线可以直接寻址范围为4GB，32位数据位，最大传输率为33MB/s，同时与ISA总线兼容。在当时的总线技术中还有一项重要的技术就是VESA Local总线技术，VESA Local Bus 是32位的局部总线，VL总线主要使用在486上，用来作为周边设备的信息通道，提供了一种周边设备与CPU 之间的通讯捷径，解决了当时高速设备数据传输的瓶颈问题，但是VL 总线只是一种暂时的、短期的解决方案，具有很多的局限，主要表现为VL总线制约着CPU的速度，使得基于VL总线周边设备卡不能完全与每个VL总线的系统兼容，设备卡的工作频率必须和处理器的频率相同，50MHz的处理器需要终端设备也要工作在50MHz上，这样随着处理器频率的提升，周边设备就变得非常稀少并且价值也非常昂贵，而且只是32位的总线不能扩展到64位，它只能适合486的机器，不论是MCA,EISA总线技术，还是VESA总线技术，都是伴随着当时的计算机技术发展和处理器的现状而产生的，到了九十年代，随着图形处理技术和多媒体技术的广泛应用，在以Windows为主的图形用户接口进入PC机后，对高速的图形描绘和处理和高速I/O处理能力有了新的要求，这时的外设速度也有了相当大的提高，如当时的硬盘与控制器之间的数据传输率已经达到10MB/s以上，图形控制器与显示器之间的数据传输率也达到了70MB/s。一般总线的速度应为外设速度的3-5倍，这样原有的ISA,EISA 总线已经远远不能满足系统的需要，成为整个系统的主要瓶颈，在这种情况下，INTEL公司于1991年提出了新的总线标准，即PCI（Peripheral Component Interface）总线标准，PCI总线是一种先进的局部总线，它不依附于某个具体的处理器，在结构上，PCI总线是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，由一个桥接电路来实现对这一层的管理，实现上下之间的接口以实现数据的传送，在管理器中提供信号缓冲，这样使PCI总线可以支持最多10个外部设备，同时PCI总线也支持总线主控技术，即能够允许智能设备在需要时取得总线控制权来加速数据的传送。

　　实现热插拔需要有以下几个方面支持：总线电气特性、主板BIOS、操作系统和设备驱动。那么我们只要确定环境符合以上特定的环境，就可以实现热插拔。通常来说，一个完整的热插拔系统包括热插拔系统的硬件，支持热插拔的软件和操作系统，支持热插拔的设备驱动程序和支持热插拔的用户接口。

　　我们知道，在服务器里可实现热插拔的部件主要有硬盘、CPU、内存、电源、风扇、PCI适配器、网卡等。购买服务器时一定要注意哪些部件能够实现热插拔，这对以后的工作至关重要。

　　总言之，热插技术是为提高系统可用性和可靠性的一种服务器技术，可以实现在线的更换、升级和添加设备，确保了服务器在一些终端设备出现故障时，不会影响到机器的正常运行，提高了系统的可靠性， 为用户提供了最大限度的扩展性和安全性