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服務器技術之熱插拔技術
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服務器技術之熱插拔技術
目前服務器的技術熱點主要有:IRISC與CISC技術、處理器技術、多處理器技術（AMP技術、SMP技術、MPP技術、COMA技術、集群技術和NUMA技術）、SCSI接口技術、智能I/O技術、容錯技術、磁盤陣列技術、熱插拔技術、雙機熱備份。
服務器在網絡中承擔傳輸和處理大量數據的任務，要具備高可伸縮性、高可靠性、高可用性和高可管理性。IA－64體系將帶動服務器技術特性的提高，如高性能CPU、多處理器技術、總線和內存技術、容錯技術、群集技術、硬件管理接口、均衡服務器平臺技術等。
熱插拔(Hot Swap)技術
熱插拔技術指在不關閉系統和不停止服務的前提下更換系統中出現故障的部件，達到提高服務器系統可用性的目的。目前的熱插拔技術已經可以支持硬盤、電源、擴展板卡的熱插拔。而系統中更為關鍵的CPU和內存的熱插拔技術也已日漸成熟。未來熱插拔技術的發展將會促使服務器系統的結構朝著模塊化的方向發展，大量的部件都是可以通過熱插拔的方式進行在線更換的。
PCI熱插拔，INTEL所支持熱插拔屬性：
熱 插 拔 支 持
PCI Express* 技 術 是 一 種 創 新 的 高 性 能 互 連 體 系 結 構 ， 可 帶 來 顯 著 增 強 的 可 靠 性 、 可 用 性 和 可 維 護 性 （ RAS ） 。 本 文 將 重 點 介 紹 RAS 的 其 中 一 個 方 面 ： 熱 插 拔 支 持 。 文 章 深 入 介 紹 了 與 熱 插 拔 支 持 相 關 的 問 題 和 挑 戰 ， 并 描 述 了 PCI Express如 何 能 夠 通 過 消 除 平 臺 體 系 結 構 中 影 響 可 靠 性 和 可 維 護 性 的 沖 突 連 接 ， 幫 助 開 發 人 員 充 分 利 用 過 去 和 現 在 的 輸 入 / 輸 出 （ I/O ） 體 系 結 構 的 優 勢 ， 同 時 繼 續 向 前 發 展 。
傳 統 PCI 熱 插 拔 技 術
熱 插 拔 技 術 允 許 用 戶 在 不 中 斷 系 統 中 其 它 設 備 運 營 的 情 況 下 ， 物 理 拆 卸 或 添 加 工 業 標 準 的 外 設 組 件 互 連 （ PCI ） 設 備 （ 如 局 域 網 網 卡 或 I/O 控 制 器 等 ） 。 在 添 加 或 拆 卸 的 過 程 中 ， 只 有 個 別 插 槽 會 受 到 影 響 ， 系 統 將 無 需 重 啟 或 關 機 。
熱 插 拔 技 術 通 常 要 求 在 不 同 平 臺 層 中 的 硬 件 和 軟 件 能 夠 實 現 良 好 的 互 操 作 性 ， 以 便 為 用 戶 提 供 可 靠 的 熱 插 拔 功 能 ― ― 而 這 也 正 是 問 題 的 所 在 。 不 同 廠 商 的 組 件 必 須 能 夠 結 合 起 來 支 持 熱 插 拔 功 能 。 這 使 得 當 企 業 IT 和 數 據 中 心 經 理 嘗 試 對 不 同 服 務 器 和 適 配 器 產 品 配 置 （ 包 含 定 制 的 服 務 器 平 臺 ） 的 眾 多 服 務 模 式 進 行 分 類 時 ， 將 可 能 面 臨 極 大 的 可 維 護 性 挑 戰 。 原 因 在 于 ， 不 同 的 服 務 模 式 將 導 致 服 務 復 雜 性 的 加 劇 和 停 機 可 能 性 的 增 加 。
圖 1 顯 示 了 需 要 實 現 無 縫 互 操 作 以 支 持 傳 統 熱 插 拔 功 能 的 硬 件 和 軟 件 組 件 。 其 中 包 括 ：
· 特 定 平 臺 廠 商 組 件 ， 包 括 熱 插 拔 控 制 器 （ HPC ） 和 電 腦 基 本 輸 入 輸 出 系 統 （ BIOS ） 等 ― ― 操 作 系 統 通 過 此 類 軟 件 與 計 算 機 的 HPC 和 其 它 平 臺 相 關 組 件 進 行 通 信 。
· 特 定 操 作 系 統 技 術 ， 包 括 操 作 系 統 電 源 管 理 （ OSPM ） 、 高 級 配 置 和 電 源 接 口 （ ACPI ） 驅 動 程 序 、 ACPI 源 語 言 和 ACPI 機 器 語 言 （ AML ） 解 釋 程 序 、 以 及 操 作 系 統 相 關 應 用 / API 等 。
· 獨 立 于 操 作 系 統 之 上 的 技 術 ， 諸 如 ACPI（ 包 括 特 定 平 臺 廠 商 代 碼 ） 等 。
插 入 圖 1
硬 件 BIOS 和 操 作 系 統 相 關 、 或 與 之 緊 密 結 合 的 組 件 會 加 大 支 持 的 成 本 與 復 雜 性 ， 并 降 低 整 體 系 統 的 可 靠 性 。 這 是 因 為 ：
· 操 作 系 統 直 接 控 制 以 外 的 諸 多 變 數 ― ― 可 靠 性 取 決 于 不 同 廠 商 組 件 中 最 薄 弱 的 一 環 。
· 不 同 的 BIOS 、 驅 動 程 序 和 控 制 器 。
· 操 作 系 統 API/應 用 采 用 的 不 同 使 用 模 式 。
· 不 一 致 的 兼 容 模 式 ， 諸 如 原 始 設 備 制 造 商 （ OEM ） 和 獨 立 硬 件 廠 商 （ IHV ） 推 出 的 產 品 等 。
· IT / 數 據 中 心 經 理 需 要 提 供 不 同 的 平 臺 支 持 模 式 。
PCI Express 的 先 進 特 性
PCI Express 技 術 采 用 下 列 方 法 來 解 決 傳 統 熱 插 拔 技 術 中 存 在 的 問 題 ：
· PCI Express 專 為 改 進 熱 插 拔 能 力 而 設 計 ， 為 此 ， PCI Express 在 設 計 時 包 含 了 熱 插 拔 寄 存 器 （ 不 同 于 SHPC1.0 ， 其 中 熱 插 拔 寄 存 器 是 一 種 獨 立 的 獨 立 功 能 ） 。
· 為 操 作 系 統 提 供 了 一 個 通 用 熱 插 拔 硬 件 寄 存 器 接 口 ― ― 使 操 作 系 統 能 夠 提 供 固 有 的 熱 插 拔 支 持 （ 摒 棄 了 傳 統 基 于 BIOS 的 方 法 ） 。
· 通 過 在 基 礎 體 系 結 構 一 級 上 定 義 硬 件 所 需 的 熱 插 拔 性 能 來 推 廣 一 種 標 準 使 用 模 式 。
· 構 建 于 標 準 體 系 結 構 基 礎 之 上 ： 標 準 熱 插 拔 控 制 器 （ SHPC ） 。
· 通 過 改 進 外 形 來 降 低 原 始 設 備 制 造 商 （ OEM ） 的 生 產 成 本 ， 同 時 提 高 平 臺 可 靠 性 。
標 準 使 用 模 式
PCI Express 通 過 為 3 個 連 續 的 平 臺 等 級 上 的 功 能 定 義 并 提 供 相 關 的 寄 存 器 支 持 ， 采 用 了 一 種 標 準 使 用 模 式 ：
· 機 箱
· 插 槽
· 終 點 （ 適 配 器 ）
這 一 標 準 使 用 模 式 使 得 不 同 廠 商 的 產 品 可 以 實 現 出 色 的 互 操 作 性 。 對 于 IT 和 數 據 中 心 經 理 而 言 ， 由 于 不 同 廠 商 平 臺 間 的 差 異 被 大 幅 降 低 ， 因 此 該 模 式 將 可 以 極 大 地 減 少 技 術 人 員 的 培 訓 和 服 務 時 間 。 它 同 時 還 能 夠 消 除 用 戶 為 避 免 發 生 兼 容 性 問 題 ， 從 單 一 制 造 商 處 購 買 所 有 系 統 組 件 的 困 境 ， 進 而 可 顯 著 提 高 投 資 回 報 。
標 準 基 礎 體 系 結 構
PCI Express 基 礎 體 系 結 構 構 建 于 標 準 熱 插 拔 控 制 器 （ SHPC ） 之 上 ， 并 在 《 PCI 標 準 熱 插 拔 控 制 器 和 子 系 統 規 范 1.0 版 》 中 進 行 了 詳 細 描 述 。 這 一 規 范 由 PCI 特 殊 利 益 集 團 （ PCI SIG） 出 版 ， 如 欲 了 解 更 多 信 息 ， 請 訪 問 PCI-SIG 網 站 。
PCI Express 采 用 了 SHPC 的 全 部 組 件 ， 詳 細 信 息 請 參 閱 以 下 矩 陣 圖 。 其 中 “ 組 件 范 圍 ” 欄 指 支 持 SHPC 模 式 的 平 臺 范 圍 。
插 入 圖 1
廠 商 獨 立 性
雖 然 PCI 熱 插 拔 規 范 說 明 了 硬 件 要 求 ， 但 它 沒 有 為 處 理 插 入 和 拆 卸 活 動 定 義 一 個 完 整 的 模 式 ― ― SHPC 1.0 規 范 定 義 了 所 需 的 軟 件 模 式 。 2002 年 推 出 的 PCI Express Native 全 面 支 持 傳 統 的 PCI 熱 插 拔 和 SHPC模 式 ， 并 通 過 使 用 公 共 寄 存 器 接 口 ， 脫 離 了 對 BIOS 的 依 賴 ， 轉 移 到 操 作 系 統 之 上 。 更 為 重 要 的 是 ， PCI Express Native 通 過 創 建 一 個 能 在 任 意 廠 商 平 臺 上 使 用 的 熱 插 拔 控 制 器 標 準 連 結 ， 消 除 了 對 ACPI BIOS 和 特 定 平 臺 熱 插 拔 控 制 器 驅 動 程 序 依 賴 。 。
PCI Express Native 在 能 夠 充 分 利 用 當 前 I/O 體 系 結 構 優 勢 的 同 時 ， 還 通 過 采 用 一 種 允 許 操 作 系 統 打 開 或 關 閉 Native 支 持 的 方 法 ， 滿 足 了 當 前 和 未
