新手入门之认识服务器热插拔技术

新手入门之认识服务器热插拔技术
我们都知道，即使再高的服务器可用性也有可能出现故障的时候，只不过不知道它何时出现而已。然而一旦服务器出现故障，通常不太可能像PC机那样停下机来进行长时间的维修(除非迫不得已)，而是采用在线更换故障配件来进行维护的，这就是本文所要介绍的“热插拔”(Hot Plug)技术诞生的初衷。
热插拔技术就是指在服务器系统正常开机、运行的状态下，对故障配件进行更换、或者添加新的配件，涉及到三个方面的专业术语，那就是热替换(Hot Replacement)、热添加(Hot Expansion)和热升级(Hot Upgrade)。
热插拔技术其实很早就有了，最早的是SCSI硬盘的热插拔技术，我们最容易想起的也是它。那是因为当时在整个服务器配件中，出现故障机率最大的就是硬盘，而当时的服务器硬盘接口基本上都是SCSI接口类型，所以在SCSI硬盘上实现热插拔就成为当时之急需了。随着硬盘阵列技术的日益成熟，热插拔 SCSI硬盘阵列也就成了服务器热插拔硬盘的代名词。它可以实现在在线情况下更换故障硬盘、添加新的硬盘进阵列中，极大地方便了服务器硬盘阵列系统的维护。
然而随着服务器应用的深入，服务器所承受的负荷远远走出了当时的情形，而且由于用户对网络的依赖性比以前更强了，所以对服务器系统的稳定性要求也较以前大大提高了。这样一来，对其它配件支持热插拔技术的呼声也就越来越高了，因为现在服务器系统主要出现故障的配件不再仅是硬盘系统了，而更多的可能是内存、 PCI适配器、电源和风扇等。有的甚至支持CPU和服务器本身热插拔，当然这主要是在高端多路处理器服务器系统和群集服务器系统中。现在，热插拔技术在确保服务器系统可用性已显得越来越重要了，已成为服务器的标准技术。尽管不同档次的服务器所支持的热插拔配件并不完全一样，但对于像硬盘、电源和风扇的热插拔技术支持已成为最基本的服务器技术配置了。
不过要说明的是，热插拔技术现在已不再是服务器系统所专用，在PC系统也开始得到应用，但并不主要是出现系统维护方面考虑的，如支持热插拔的USB接口。需要连接USB外设时，只需把它插入到计算机的USB接口即可，而不管计算机当前是否正在运行。
前面我们说到了，现在的服务器系统支持热插拔技术的已远不是SCSI硬盘一种了，已在像CPU、内存、网卡、电源和风扇等关键设备中全面支持。但从原理上来说，最底层的技术支持还是像PCI、PCI-X、PCI-E和InfiniBand之类总线技术。
热插拔功能的实现首先需要软、硬件的共同支持，包括有热插拔功能的硬件设备、支持热插拔的操作系统和用户界面、主板BIOS以及支持热插拔功能的 PCI总线等等。其中PCI热插拔技术对于网卡、电源、风扇、SCSI设备等热插拔硬件的应用来说意义重大，因为它是这些设备得以实现热插拔功能的基础。当然这里还有一个标准问题，因为PCI总线体系结构的改变就意味着硬件接口标准的改变，所以必须制定统一的工业标准，技术才能获得推广。
自从PCI规范标准化后，PCI热插拔技术也就得到了硬件方面的支持，但它还需要通过软件来完善和实现。首先是操作系统的支持，微软在 Windows 2000系统中支持PCI热插拔功能的是“高级配置和电源接口”(ACPI)规范，通过屏蔽每个热插拔控制器来实现硬件的热插拔，以及在线升级(也就是热升级)。惠普在微软的ACPI规范的基础上又做了进一步改进，开发出“PCI Hot Plug Utility”远程管理工具，可以在操作系统不支持热插拔功能的情况下，用统一的管理平台统一调用和管理远程网络系统中的PCI热插拔插槽。而且惠普还对插槽进行了专用集成电路(ASIC)来控制热插拔设备时插槽的电流稳定性。显而易见，HP的ProLiant服务器由此获得了两种软件支持热插拔设备的途径，操作系统或者是PCI Hot Plug Utility管理工具。
有了PCI总线的支持，带电插拔服务器中的SCSI设备、网卡、电源、风扇等自然变得轻而易举。而其它几种目前较新的总线技术都是不同程度地从 PCI总线升级得到的，在热插拔方面，不仅完全继续，而且还有相当大的提高，因为它们基本上(不是全部，PCI-X仍属于并行结构)都是从传统的并行向最新的串行接口技术转变，同一时刻的单一传输任务和极少的插针，使得采用这些接口的设备在热插拔时，对系统及自身的影响都远小于并行总线的PCI设备。这些新型的总线技术基本上都很容易地实现了对热插拔技术的支持，就像USB和SATA接口技术一样。正因如此，采用这些新型总线技术的网卡、硬盘阵列卡等设备也就全面继承并扩展了对热插拔技术的支持。这里要简单介绍的是IBM的Active PCI-X(活动PCI-X)技术。
Active PCI-X是IBM原来在大型机，现在是其企业级x架构服务器中普遍使用的一种热插拔技术。PCI-X 技术充分利用了 PCI 总线的广泛性，对常规 PCI 总线进行了改进和 I/O 升级。PCI-X技术在常规 PCI 总线带宽的基础上，将总线容量提高了八倍多 – 从32位、33-MHz PCI总线的133 MB/s提高到64位、133-MHz PCI-X总线的1066 MB/s。它增强了PCI协议，开发了一个工业标准的互连结构，原始带宽超过每秒1千兆字节(GB/s)，将满足企业计算系统今后的带宽需求。PCI-X 总线在适配器级和系统级上提供对PCI总线的向后兼容性。
IBM在成功实现Active PCI(活动PCI)技术的基础之上，在基于企业级服务器X架构设计的一些X系列服务器中引入同时支持PCI和PCI-X两种适配器接口的Active PCI-X(活动PCI-X)技术。活动PCI-X总线技术就为IBM提供了提升服务器总体性能的另一个解决方案。活动PCI-X的主要特

宣宣静静  发表于: 2009-09-24