PCI HotPlug 是什么概念？

技术专题：PCI热插拔(Hot Plug)

 

     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放在网络上，实际上就是将企业的业务建筑在网络上了。此时，网络的可靠性，可用性就已经从一个技术实现问题升级成为一个企业可运做问题了。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7x24（一周7天，每天24小时不宕机）的可用性以及4个9，乃至5个9（99.999%）的高可靠性，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。

     为了实现PCI设备的在线更换，需要几方面技术的配合，首先是主板总线系统的电气特性支持、主板BIOS支持、操作系统支持和PCI设备驱动支持。随着Intel 64位PCI技术的成熟，Microsoft公司、Novell公司和SCO公司开发的系统都开始支持PCI设备热插拔技术（PCI Hot Plug）。所谓PCI热插拔就是允许用户在无须关掉服务器或者暂停应用的同时在线升级、更改、添加PCI适配卡而不需要重新启动操作系统即可使用的技术，显著地减少了计划和非计划停机的时间，为用户提供了最大限度的可用性。如今，PCI热插拔功能已经成为所有服务器厂商的产品必须具备的功能。

     PCI热插拔技术包括热替换（Hot replacement）、热添加（hot expansion）和热升级（hot upgrade）。其中，

热替换就是在线换下PCI适配卡后添加一块同样的适配卡，并且插在相同的插槽上，而PCI资源不用改变，驱动程序也不用改变；

热添加就是在原先空的PCI插槽上添加一块PCI适配卡，这需要系统事先为其准备好驱动程序，并在系统BIOS中预留了PCI资源；

热升级，就是从系统中取下一块PCI适配卡后添加一块升级（如版本信息）的适配卡，和原来相比具有不同的PCI资源，驱动程序可以是原来的驱动。

    PCI热插拔技术对系统平台、外插板卡、操作系统、驱动程序都有严格的要求。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。见下图。

系统硬件

PCI热插拔的系统硬件包括热插拔控制器和特定插槽电源控制，其中热插拔控制器主要是管理PCI总线、电源、插槽的指示灯和PCI热插拔按钮。

系统软件
Microsoft , Novell , SCO操作系统都支持PCI热插拔技术。

硬件和软件控制
这里有管理员插入一块适配卡到空的插槽上的典型实例，下面是系统正在运行时的操作步骤：
1、管理员打开准备安装适配卡的插槽上的释放杆，并且移去插槽上的档片
2、管理员安装适配卡到其插槽上
3、管理员关闭插槽上的释放杆
4、管理员使用PCI热插拔按钮或者软件用户接口去通知操作系统给插槽加电。当操作系统正在改变电源的状态时，绿色灯会不停闪烁
5、操作系统给插槽加电完成后，它既可以自动定位并加载适当的设备驱动程序，也可以提示管理员去定位并加载适当的设备驱动程序

适配卡和设备驱动程序
大部分工业标准的PCI适配卡都可以不进行任何改动而使用，但是，对于具有热插拔功能的工业标准PCI适配卡，则必须增加设备驱动程序才能实现其热插拔的特性。

兼容性问题

    使用标准的PCI适配卡会涉及到与PCI热插拔技术兼容的问题。热插拔系统要求具有热插拔功能的平台，具有热插拔功能的操作系统和具有热插拔功能的适配卡驱动程序。

一个系统可以包含热插拔和这些组件的每一个常规版本的任何组合。然而，对于一个特定的适配卡，只有它具有了支持热插拔的所有三个组件才能实现热插拔功能。

一个热插拔平台支持常规的操作系统，这个系统如果没有加载热插拔软件，那么它就是一个常规系统。热插拔操作系统可以执行在任何平台上，如果在这个平台上没有热插拔控制器，那么操作系统将不允许用户在用户接口执行任何热插拔操作。

总结
   PCI热插拔技术允许用户在无须关掉服务器或者暂停应用的同时在线升级、更改、添加PCI适配卡，目前的热插拔技术已经可以支持硬盘、电源、扩展板卡的热插拔，而系统中更为关键的CPU和内存的热插拔技术也已日渐成熟，未来热插拔技术的发展将会促使服务器系统的结构朝着模块化的方向发展，大量的部件都是可以通过热插拔的方式进行在线更换的。

PCI热插拔(Hot Plug)问题解答

Q 哪些Compaq系统目前提供PCI热插拔功能？
A 自从1997年8月，Compaq首先向市场推出了PCI热插拔解决方案，目前市场上有100,000台ProLiant 6500和ProLiant 7000服务器支持PCI热插拔，除了服务器以外，Compaq的其它几大家族，如网卡和阵列卡，也都支持热插拔。
  
Q 哪些操作系统支持PCI热插拔技术？
A Compaq与几个操作系统厂商工作比较紧密，包括Microsoft，Novell，SCO，在他们相关的操作系统中都包括了支持热插拔的技术，目前Novell NetWare 4.11&5和SCO UnixWare 7支持完整PCI热插拔（热替换和热添加），Microsoft Windows NT 4.0利用Compaq 服务器支持盘(SSD) for NT 4.0提供了PCI热替换支持，对于Microsoft Windows 2000，Compaq对PCI热插拔提供了全面的软件支持。
  
Q 在系统中，完整PCI热插拔功能的要求是什么？
A 具有完整功能的PCI热插拔系统的要求包括三部分：
1、服务器必须具有PCI热插拔能力；
2、必须在系统上安装支持PCI热插拔的操作系统；
3、对于每一个要实现热插拔功能的适配卡必须要求具有PCI热插拔功能的软件驱动程序支持。
如果三部分中缺少了任何一个，那么系统工作时就不具有PCI热插拔功能。
  
Q 目前，哪些PCI适配卡厂商支持PCI热插拔？
A 除了Compaq适配卡产品外，目前有许多厂商的PCI适配卡都支持PCI热插拔，这些厂商包括3COM，Adapter，AMI，Digi International，LSI，Madge Networks，Mylex，Qlogic，SMC，Syskonnect等等。
  
Q 现有的软件驱动程序支持新的PCI热插拔服务器吗？
A 支持，这种技术的设计就是为了确保与当前的适配卡驱动程序和操作系统环境进行互操作和向后兼容。
  
Q PCI热插拔需要新的适配卡吗？
A 不需要，PCI热插拔技术并不要求任何适配卡硬件的改变，它仅仅要求该适配卡有PCI热插拔功能的软件驱动程序，该驱动程序可以直接从适配卡厂商获得，向后兼容性保护了用户在PCI上增加更多高可用性特性的投资。