热插拔

热插拔
热插拔（ hot-plugging 或 Hot Swap ）即带电插拔，热插拔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，从而提高了系统对灾难的 及时恢复能力、扩展性和灵活性等，例如一些面向高端应用的 磁盘镜像 系统都可以提供磁盘 的热插拔功能。具体用学术的说法就是：热替换（ Hot replacement ）、热添加（ hot expansion ） 和热升级（ hot upgrade ），
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，
USB 热 插 拔
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。
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 。目 前 的 系 统 总 线 支 持 部 分 热 插 拔 技 术 ， 特 别 是 从 586 时 代 开 始 ， 系 统 总 线 都 增 加 了 外 部 总 线 的 扩 展 ， 因 此 这 方 面 我 们 的 顾 虑 可 以 消 除 。 从 1997 年 开 始 ， 新 的 BIOS 中 增 加 了 即 插 即 用 功 能 的 支 持 ，虽 然 这 种 即 插 即 用 的 支 持 并 不 代 表 完 全 的 热 插 拔 支 持 ，仅 支 持 热 添 加 和 热 替 换 ， 但 这 是 我 们 热 插 拔 中 使 用 最 多 的 技 术 了 ， 所 以 主 板 BIOS 这 个 问 题 也 可 以 克 服 了 。在 操 作 系 统 方 面 ，从 Windows95 开 始 就 开 始 支 持 即 插 即 用 ，但 对 于 热 插 拔 支 持 却 很 有 限 ， 直 到 NT 4.0 开 始 ， 微 软 开 始 注 意 到 NT 操 作 系 统 将 针 对 服 务 器 领 域 ， 而 这 个 领 域 中 热 插 拔 是 很 关 键 的 一 个 技 术 ，所 以 操 作 系 统 中 就 增 加 了 完 全 的 热 插 拔 支 持 ，并 且 这 个 特 性 一 直 延 续 到 基 NT 技 术 的 Windows 2000/XP 操 作 系 统 ，因 此 只 要 使 用 NT4.0 以 上 的 操 作 系 统 ， 热 插 拔 方 面 操 作 系 统 就 提 供 了 完 备 的 支 持 。 驱 动 方 面 ，目 前 针 对 Windows NT,Novell 的 Netware,SCO UNIX 的 驱 动 都 把 热 插 拔 功 能 整 合 了 进 去
只 要 选 择 针 对 以 上 操 作 系 统 的 驱 动 ，实 现 热 插 拔 的 最 后 一 个 要 素 就 具 备 了 。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 。
 我 们 知 道 ，在 通 电 脑 里 ， USB( 通 用 串 行 总 线 ) 接 口 设 备 和 IEEE 1394 接 口 设 备 等 都 可 以 实 现 热 插 拔 ， 而 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。

工 作原 理
总线电气特性

目 前 的 系 统 总 线 支 持 部 分 热 插 拔 技 术 ， 特 别 是 从 586 时 代 开 始 ， 系 统 总 线 都 增 加

了外部总线的扩展，因此这方面我们的顾虑可以消除。

主 板 BIOS

从 1997 年 开 始 ， 新 的 BIOS 中 增 加 了 即 插 即 用 功 能 的 支 持 ， 虽 然 这 种 即 插 即 用 的 支 持 并 不 代 表 完 全 的 热 插 拔 支 持 ，仅 支 持 热 添 加 和 热 替 换 ，但 这 是 我 们 热 插 拔 中 使 用 最 多 的 技 术 了 ， 所 以 主 板 BIOS 这 个 问 题 也 可 以 克 服 了 。

操作系统

在 操 作 系 统 方 面 ，从 Windows95 开 始 就 开 始 支 持 即 插 即 用 ，但 对 于 热 插 拔 支 持 却 很 有 限 ， 直 到 NT 4.0 开 始 ， 微 软 开 始 注 意 到 NT 操 作 系 统 将 针 对 服 务 器 领 域 ， 而 这 个 领 域 中 热 插 拔 是 很 关 键 的 一 个 技 术 ， 所 以 操 作 系 统 中 就 增 加 了 完 全 的 热 插 拔 支 持 ，并 且 这 个 特 性 一 直 延 续 到 基 NT 技 术 的 Windows 2000/XP 操 作 系 统 ，因 此 只 要 使 用 NT4.0 以上的操作系统，热插拔方面操作系统就提供了完备的支持。

设备驱动
驱 动 方 面 ，目 前 针 对 Windows NT ， Novell 的 Netware ， SCO UNIX 的 驱 动 都 把 热 插 拔 功 能 整 合 了 进 去 ，只 要 选 择 针 对 以 上 操 作 系 统 的 驱 动 ，实 现 热 插 拔 的 最 后 一 个 要

素就具备了。
 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。

编辑本段 支 持硬 件

我 们 知 道 ， 在 普 通 电 脑 里 ， USB （ 通 用 串 行 总 线 ） 接 口 设 备 和 IEEE 1394 接 口 设 备 等 都 可 以 实 现 热 插 拔 ，而 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。
 纵 观 现 今 市 场 SATA 主 板 提 供 的 附 件 中 的 Serial

ATA 线 缆 ，特 别 是 SATA 电 源 线 ，大 多 为 非 标 准 附 件 。如 SATA 电 源 线 没 有 SATA 15- 针 脚 电 源 接 口 界 面 ， Serial ATA 硬 盘 将 无 法 遂 行 热 插 拔 功 能 。 即 使 一 些 SATA 硬 盘 同 时 提 供 SATA 15 针 脚 电 源 接 口 和 IDE 1x4- 针 脚 常 规 电 源 接 口 ，可 以 明 确 的 是 IDE 1x4- 针 脚 常 规 电 源 接 口 无 法 支 持 热 插 拔 ，强 行 操 作 会 导 致 硬 盘 损 坏 和 数 据 丢 失 ，华 擎 提 供 了 可 以 支 持 SATA 硬 盘 热 插 拔 功 能 的 技 术 ， 并 且 在 带 SATA 的 主 板 里 提 供 了 7- 针 脚 SATA 数 据 线 和 具 SATA 15- 针 脚 电 源 接 口 界 面 的 SATA 电 源 线 。

编辑本段 电 路设 计

热 插 拔 电 路 设 计 应 用 非 常 广 泛 ，作 用 是 对 热 插 拔 的 设 备 的 元 器 件 、芯 片 的 一 种 保 护 措 施 。 通 常 热 插 拔 采 用 对 信 号 进 行 隔 离 缓 冲 处 理 ， 采 用 244 ， 245 等 器 件 来 处 理 。并 且 在 输 入 信 号 增 加 限 流 电 阻 和 0.1uF 滤 波 电 容 ， 对 于 输 出 信 号 通 常 直 接 由 244 ， 245 输 出 即 可 。还 有 ，除 了 过 缓 冲 隔 离 之 外 ，对 于 PCI 接 口 等 信 号 ，通 常 还 需 要 控 制 其 上

电 ，这 也 就 是 PCI 总 线 的 热 插 拔 技 术 。
 普通硬盘热插拔
 以前的 硬盘磁头 不具

备 自 动 停 靠 的 功 能 ， 在 通 电 状 态 下 磁 头 是 “ 飞 行 ” 在 盘 片 上 面 的 ， 当 系 统 断 电 之 前 ，必 须 用 一 条 叫 “Park ” 的 专 用 命 令 ， 来 让 磁 头 归 位 。 否 则 ， 就 有 可 能 因 为 盘 片 瞬 间 停 转 而

磁 头 来 不 及 归 位 ，造 成 盘 片 被 磁 头 “ 铲 伤 ” 。
 而 现 在 的 硬 盘 ，只 有 当 读 取 数 据 的 时

候 ， 磁 头 才 会 飞 行 在 盘 片 表 面 。 一 读 取 动 作 结 束 ， 磁 头 立 即 自 动 归 位 停 靠 。 同 时 ，现 在 的 硬 盘 都 具 备 延 时 断 电 的 功 能 。即 当 系 统 供 电 突 然 丢 失 时 ，硬 盘 本 身 的 控 制 器 能 自 动 探 测 到 这 个 变 化 ， 然 后 强 迫 磁 头 停 止 当 前 读 写 指 令 的 执 行 ， 并 使 磁 头 正 常 归 位 。这 个设计大大加强了硬盘在意外断电情况下的安全系数。 所以，盘片损伤的可能性其 实 是 极 低 的 。但 这 并 不 意 味 着 热 插 拔 硬 盘 是 毫 无 危 险 的 。因 为 开 机 状 态 下 带 电 插 拔 硬 盘 ，都 会 产 生 一 个 瞬 时 的 冲 击 电 流 ，过 去 我 们 认 为 这 是 造 成 硬 盘 带 电 插 拔 损 坏 的 罪 魁 祸首。然而事实上，硬盘电源接口电路对这种瞬间电流的变化的宽容度是比较大的 ， 绝 大 多 数 时 候 并 不 会 导 致 硬 盘 电 路 板 被 烧 毁 。真 正 的 危 险 来 自 于 硬 盘 的 数 据 线 ！在 带 电 状 态 下 插 拔 硬 盘 数 据 线 ，数 据 线 上 也 会 产 生 不 正 常 的 瞬 间 电 流 和 压 降 ，导 致 多 个 精

密 控 制 芯 片 被 烧 毁 ，这 才 是 真 正 的 “ 硬 盘 杀 手 ” 。 线 和 数 据 线 的 顺 序 正 确 ， 即 “ 插 ” 硬 盘 的 时 候 先
 因 此 ，只 要 我 们 能 保 证 插 拔 电 源
热插拔

接 数 据 线 ， 后 接 电 源 线 ； “ 拔 ” 硬 盘 的 时 候 正 相 反 ， 先 拔 电 源 线 ， 后 拔 数 据 线 。 这 样 ，

硬盘热插拔就不是天方夜谭！
 应 该 感 谢 微 软 ！ 是 它 把 Windows 操 作 系 统 的 硬 件

在 线 识 别 和 即 时 禁 用 功 能 做 得 如 此 完 美 ， 才 让 硬 盘 热 插 拔 并 且 即 插 即 用 成 为 可 能 。首 先 ， Windows 系 统 可 以 绕 过 系 统 BIOS 的 设 置 ， 自 行 管 理 所 有 硬 件 ， 这 是 硬 盘 即 插 即 用 的 第 一 要 素 。 此 外 ， 在 Windows 设 备 管 理 器 的 “ 操 作 ” 菜 单 中 ， 有 一 个 “ 扫 描 检 测 硬 件 改 动 (A) ” 功 能 。 当 硬 盘 在 开 机 状 态 下 被 插 到 系 统 中 后 ， 运 行 这 个 扫 描 检 测 功 能 ，就 能使新硬盘被操作系统识别并且正常使用。而在开机状态下拔出硬盘前，由于 Windows 会 自 动 监 测 和 向 硬 盘 写 数 据 ，因 此 必 须 先 将 这 个 设 备 卸 载 ，以 使 操 作 系 统 停

止 一 切 对 该 硬 盘 的 操 作 ，这 时 就 可 以 安 全 地 拔 下 硬 盘 了 。
 为 验 证 以 上 观 点 ，笔 者

亲 手 操 作 了 一 下 ，以 下 是 操 作 步 骤 ：将 硬 盘 的 跳 线 设 置 到 CS(Cable Select ，电 缆 选 择 ) 状 态 ， 插 上 硬 盘 数 据 线 和 电 源 线 ， 在 设 备 管 理 器 的 “ 操 作 ” 菜 单 中 扫 描 检 测 硬 件 改 动 ，

完 成 之 后 ，新 硬 盘 即 可 以 开 始 正 常 操 作 了 。
 热 拔 的 步 骤 与 此 类 似 ，先 在 设 备 管 理

器 中 找 到 该 硬 盘 选 择 “ 卸 载 ” ，再 将 电 源 线 拔 下 ，确 定 硬 盘 已 经 停 转 后 ，即 可 拔 下 数 据

线 。至 此 ，硬 盘 被 彻 底 热 拔 除 。
 由 于 是 带 电 插 拔 ，瞬 间 电 流 和 电 压 的 变 化 ， 有 可

能 导 致 系 统 死 机 ，但 热 插 拔 硬 盘 经 笔 者 的 长 期 操 作 验 证 从 未 导 致 过 硬 盘 烧 毁 。不 过 这 毕 竟 是 非 常 规 的 硬 盘 安 装 和 使 用 方 法 ，硬 盘 存 在 热 插 拔 和 即 插 即 用 的 可 行 性 ，但 普 通

用户最好不要轻易模仿。
 一 般 的 外 设 ，像 软 驱 、光 驱 甚 至 是 硬 盘 都 可 以 使 用 热 插

拔 ，在 安 装 时 记 住 要 先 插 数 据 线 ，后 插 电 源 线 ，拆 下 时 刚 好 相 反 ，只 要 您 注 意 步 骤 正

确 ，完 全 就 可 以 把 热 插 拔 玩 弄 于 股 掌 之 间 。
 不 过 在 硬 盘 热 插 拔 时 要 注 意 ，一 定 要

使 用 同 一 个 型 号 的 硬 盘 ， 因 为 您 硬 盘 的 型 号 数 据 还 存 储 在 主 板 的 BIOS 里 ， 这 个 是 无 法修改的，而软驱、光驱就没有这个问题了，您可以大胆的使用热插拔。