熱插拔

熱插拔

百科解釋

熱插拔 - 概述

熱插拔熱插拔

熱插拔(hot-plugging或Hot Swap)功能就是允許用戶在不關(guān)閉系統(tǒng),不切斷電源的情況下取出和更換損壞的硬盤、電源或板卡等部件,從而提高了系統(tǒng)對災(zāi)難的及時(shí)恢復(fù)能力、擴(kuò)展性和靈活性等,例如一些面向高端應(yīng)用的磁盤鏡像系統(tǒng)都可以提供磁盤的熱插拔功能。

具體用學(xué)術(shù)的說法就是:熱替換(Hot replacement)、熱添加(hot expansion)和熱升級(hot upgrade),而熱插拔最早出現(xiàn)在服務(wù)器領(lǐng)域,是為了提高服務(wù)器用性而提出的,在我們平時(shí)用的電腦中一般都有USB接口,這種接口就能夠?qū)崿F(xiàn)熱插拔。如果沒有熱插拔功能,即使磁盤損壞不會造成數(shù)據(jù)的丟失,用戶仍然需要暫時(shí)關(guān)閉系統(tǒng),以便能夠?qū)τ脖P進(jìn)行更換,而使用熱插拔技術(shù)只要簡單的打開連接開關(guān)或者轉(zhuǎn)動(dòng)手柄就可以直接取出硬盤,而系統(tǒng)仍然可以不間斷地正常運(yùn)行。

熱插拔 - 功能特點(diǎn)

熱插拔最早出現(xiàn)在服務(wù)器領(lǐng)域,是為了提高服務(wù)器易用性而提出的。在我們平時(shí)用的電腦中一般都有USB接口,這種接口就能夠?qū)崿F(xiàn)熱插拔。如果沒有熱插拔功能,即使磁盤損壞不會造成數(shù)據(jù)的丟失,用戶仍然需要暫時(shí)關(guān)閉系統(tǒng),以便能夠?qū)τ脖P進(jìn)行更換。而使用熱插拔技術(shù)只要簡單的打開連接開關(guān)或者轉(zhuǎn)動(dòng)手柄就可以直接取出硬盤,而系統(tǒng)仍然可以不間斷地正常運(yùn)行。

熱插拔 - 技術(shù)支持

實(shí)現(xiàn)熱插拔需要有以下幾個(gè)方面支持:總線電氣特性、主板BIOS、操作系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)。那么我們只要確定環(huán)境符合以上特定的環(huán)境,就可以實(shí)現(xiàn)熱插拔。目前的系統(tǒng)總線支持部分熱插拔技術(shù),特別是從586時(shí)代開始,系統(tǒng)總線都增加了外部總線 的擴(kuò)展,因此這方面我們的顧慮可以消除。從1997年開始,新的BIOS中增加了即插即用功能的支持,雖然這種即插即用的支持并不代表完全的熱插拔支持,僅支持熱添加和熱替換,但這是我們熱插拔中使用最多的技術(shù)了,所以主板BIOS這個(gè)問題也可以克服了。在操作系統(tǒng)方面,從Windows95開始就開始支持即插即用,但對于熱插拔支持卻很有限,直到NT 4.0開始,微軟開始注意到NT操作系統(tǒng)將針對服務(wù)器領(lǐng)域,而這個(gè)領(lǐng)域中熱插拔是很關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù),所以操作系統(tǒng)中就增加了完全的熱插拔支持,并且這個(gè)特性一直延續(xù)到基NT技術(shù)的Windows 2000/XP操作系統(tǒng),因此只要使用NT4.0以上的操作系統(tǒng),熱插拔方面操作系統(tǒng)就提供了完備的支持。驅(qū)動(dòng)方面,目前針對Windows NT,Novell的Netware,SCO UNIX的驅(qū)動(dòng)都把熱插拔功能整合了進(jìn)去,只要選擇針對以上操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)熱插拔的最后一個(gè)要素就具備了。

通常來說,一個(gè)完整的熱插拔系統(tǒng)包括熱插拔系統(tǒng)的硬件,支持熱插拔的軟件和操作系統(tǒng),支持熱插拔的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和支持熱插拔的用戶接口。

我們知道,在普通電腦里,USB(通用串行總線)接口設(shè)備和IEEE 1394接口設(shè)備等都可以實(shí)現(xiàn)熱插拔,而在服務(wù)器里可實(shí)現(xiàn)熱插拔的部件主要有硬盤、CPU、內(nèi)存、電源、風(fēng)扇、PCI適配器、網(wǎng)卡等。購買服務(wù)器時(shí)一定要注意哪些部件能夠?qū)崿F(xiàn)熱插拔,這對以后的工作至關(guān)重要。

熱插拔 - 工作原理

實(shí)現(xiàn)熱插拔需要有以下幾個(gè)方面支持:總線電氣特性、主板BIOS、操作系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)。那么我們只要確定環(huán)境符合以上特定的環(huán)境,就可以實(shí)現(xiàn)熱插拔。

總線電氣特性

目前的系統(tǒng)總線支持部分熱插拔技術(shù),特別是從586時(shí)代開始,系統(tǒng)總線都增加了外部總線的擴(kuò)展,因此這方面我們的顧慮可以消除。

主板BIOS

從1997年開始,新的BIOS中增加了即插即用功能的支持,雖然這種即插即用的支持并不代表完全的熱插拔支持,僅支持熱添加和熱替換,但這是我們熱插拔中使用最多的技術(shù)了,所以板BIOS這個(gè)問題也可以克服了。

操作系統(tǒng)

在操作系統(tǒng)方面,從Windows95開始就開始支持即插即用,但對于熱插拔支持卻很有限,直到NT 4.0開始,微軟開始注意到NT操作系統(tǒng)將針對服務(wù)器領(lǐng)域,而這個(gè)領(lǐng)域中熱插拔是很關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù),所以操作系統(tǒng)中就增加了完全的熱插拔支持,并且這個(gè)特性一直延續(xù)到基NT技術(shù)的Windows 2000/XP操作系統(tǒng),因此只要使用NT4.0以上的操作系統(tǒng),熱插拔方面操作系統(tǒng)就提供了完備的支持。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)


驅(qū)動(dòng)方面,目前針對Windows NT,Novell的Netware,SCO UNIX的驅(qū)動(dòng)都把熱插拔功能整合了進(jìn)去,只要選擇針對以上操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)熱插拔的最后一個(gè)要素就具備了。通常來說,一個(gè)完整的熱插拔系統(tǒng)包括熱插拔系統(tǒng)的硬件,支持熱插拔的軟件和操作系統(tǒng),支持熱插拔的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和支持熱插拔的用戶接口。

熱插拔 - 支持硬件

在普通電腦里,USB(通用串行總線)接口設(shè)備和IEEE1394接口設(shè)備等都可以實(shí)現(xiàn)熱插拔,而在服務(wù)器里可實(shí)現(xiàn)熱插拔的部件主要有硬盤、CPU、內(nèi)存、電源、風(fēng)扇、PCI適配器、網(wǎng)卡等。購買服務(wù)器時(shí)一定要注意哪些部件能夠?qū)崿F(xiàn)熱插拔,這對以后的工作至關(guān)重要。   

縱觀現(xiàn)今市場SATA主板提供的附件中的Serial ATA線纜,特別是SATA電源線,大多為非標(biāo)準(zhǔn)附件。如SATA電源線沒有SATA 15-針腳電源接口界面,Serial ATA 硬盤將無法遂行熱插拔功能。即使一些SATA硬盤同時(shí)提供SATA 15針腳電源接口和IDE 1x4-針腳常規(guī)電源接口,可以明確的是IDE 1x4-針腳常規(guī)電源接口無法支持熱插拔,強(qiáng)行操作會導(dǎo)致硬盤損壞和數(shù)據(jù)丟失,華擎提供了可以支持SATA硬盤熱插拔功能的技術(shù),并且在帶SATA的主板里提供了7-針腳SATA數(shù)據(jù)線和具SATA 15-針腳電源接口界面的SATA電源線 。

熱插拔 - 普通硬盤熱插拔

熱插拔熱插拔

以前的硬盤磁頭不具備自動(dòng)停靠的功能,在通電狀態(tài)下磁頭是“飛行”在盤片上面的,當(dāng)系統(tǒng)斷電之前,必須用一條叫“Park”的專用命令,來讓磁頭歸位。否則,就有可能因?yàn)楸P片瞬間停轉(zhuǎn)而磁頭來不及歸位,造成盤片被磁頭“鏟傷”。

而現(xiàn)在的硬盤,只有當(dāng)讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候,磁頭才會飛行在盤片表面。一旦讀取動(dòng)作結(jié)束,磁頭立即自動(dòng)歸位停靠。同時(shí),現(xiàn)在的硬盤都具備延時(shí)斷電的功能。即當(dāng)系統(tǒng)供電突然丟失時(shí),硬盤本身的控制器能自動(dòng)探測到這個(gè)變化,然后強(qiáng)迫磁頭停止當(dāng)前讀寫指令的執(zhí)行,并使磁頭正常歸位.這個(gè)設(shè)計(jì)大大加強(qiáng)了硬盤在意外斷電情況下的安全系數(shù)。 所以,盤片損傷的可能性其實(shí)是極低的。但這并不意味著熱插拔硬盤是毫無危險(xiǎn)的。因?yàn)殚_機(jī)狀態(tài)下帶電插拔硬盤,都會產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的沖擊電流,過去我們認(rèn)為這是造成硬盤帶電插拔損壞的罪魁禍?zhǔn)。然而事?shí)上,硬盤電源接口電路對這種瞬間電流的變化的寬容度是比較大的,絕大多數(shù)時(shí)候并不會導(dǎo)致硬盤電路板被燒毀。真正的危險(xiǎn)來自于硬盤的數(shù)據(jù)線! 在帶電狀態(tài)下插拔硬盤數(shù)據(jù)線,數(shù)據(jù)線上也會產(chǎn)生不正常的瞬間電流和壓降,導(dǎo)致多個(gè)精密控制芯片被燒毀,這才是真正的“硬盤殺手”。

因此,只要我們能保證插拔電源線和數(shù)據(jù)線的順序正確,即“插”硬盤的時(shí)候先接數(shù)據(jù)線,后接電源線;“拔”硬盤的時(shí)候正相反,先拔電源線,后拔數(shù)據(jù)線。這樣,硬盤熱插拔就不是天方夜譚!

熱插拔熱插拔

 

應(yīng)該感謝微軟!是它把Windows操作系統(tǒng)的硬件在線識別和即時(shí)禁用功能做得如此完美,才讓硬盤熱插拔并且即插即用成為可能。首先,Windows系統(tǒng)可以繞過系統(tǒng)BIOS的設(shè)置,自行管理所有硬件,這是硬盤即插即用的第一要素。此外,在Windows設(shè)備管理器的“操作”菜單中,有一個(gè)“掃描檢測硬件改動(dòng)(A)”功能。當(dāng)硬盤在開機(jī)狀態(tài)下被插到系統(tǒng)中后,運(yùn)行這個(gè)掃描檢測功能,就能使新硬盤被操作系統(tǒng)識別并且正常使用。而在開機(jī)狀態(tài)下拔出硬盤前,由于Windows會自動(dòng)監(jiān)測和向硬盤寫數(shù)據(jù),因此必須先將這個(gè)設(shè)備卸載,以使操作系統(tǒng)停止一切對該硬盤的操作,這時(shí)就可以安全地拔下硬盤了。

熱插拔 - 電路設(shè)計(jì)

為驗(yàn)證以上觀點(diǎn),筆者親手操作了一下,以下是操作步驟:將硬盤的跳線設(shè)置到CS(Cable Select,電纜選擇)狀態(tài),插上硬盤數(shù)據(jù)線和電源線,在設(shè)備管理器的“操作”菜單中掃描檢測硬件改動(dòng),完成之后,新硬盤即可以開始正常操作了。

熱拔的步驟與此類似,先在設(shè)備管理器中找到該硬盤選擇“卸載”,再將電源線拔下,確定硬盤已經(jīng)停轉(zhuǎn)后,即可拔下數(shù)據(jù)線。至此,硬盤被徹底熱拔除。

由于是帶電插拔,瞬間電流和電壓的變化,有可能導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī),但熱插拔硬盤經(jīng)筆者的長期操作驗(yàn)證從未導(dǎo)致過硬盤燒毀。不過這畢竟是非常規(guī)的硬盤安裝和使用方法,硬盤存在熱插拔和即插即用的可行性,但普通用戶最好不要輕易模仿!

一般的外設(shè),像軟驅(qū)、光驅(qū)甚至是硬盤都可以使用熱插拔,在安裝時(shí)記住要先插數(shù)據(jù)線,后插電源線,拆下時(shí)剛好相反,只要您注意步驟正確,完全就可以把熱插拔玩弄于股掌之間。

不過在硬盤熱插拔時(shí)要注意,一定要使用同一個(gè)型號的硬盤,因?yàn)槟脖P的型號數(shù)據(jù)還存儲在主板的BIOS里,這個(gè)是無法修改的,而軟驅(qū)、光驅(qū)就沒有這個(gè)問題了,您可以大膽的使用熱插拔。