Основные характеристики Cisco ios

Операционная система Cisco IOS прошла длинный путь развития от библиотеки функций, написанных, на языке высокого уровня, до модульной специализированной ОС, работающей на сотне типов различных аппаратных платформ. Хорошее представление о зрелости Cisco IOS дает номер ее текущей версии: 12.4. Основные принципы организации этой ОС отражают специфические требования по управлению маршрутизаторами, при этом часть этих требований взаимно противоречива, так что найденные разработчиками Cisco IOS решения часто представляют собой некоторый компромисс.

Рассмотрим основные требования, которые повлияли на организацию Cisco IOS.

■ Поддержка широкого спектра аппаратных платформ, отличающихся как организацией, так и характеристиками элементов. На одном конце спектра аппаратных платформ находятся такие простые устройства, как, например, маршрутизаторы Cisco 800, имеющие Один Ethemet-порт с пропускной способностью 10 Мбит/с, один последовательный порт с пропускной способностью до 2 Мбит/с, оперативную память на 4 Мбайта и флэш-память на 8 Мбайт для хранения файлов с кодом операционной системы и файлов конфигурации. Очевидно, что такая «скромная» аппаратная платформа требует, чтобы ОС была компактной, умещающейся в небольшой памяти и работающей достаточно быстро на сравнительно медленном процессоре. В то же вре­мя требования к набору функций такой ОС не очень велики: ей нужно мар­шрутизировать не более 14 800 пакетов в секунду (максимальная скорость поступления Ethemet-пакетов составляет 10 Мбит/с), таблица маршрутизации такого маршрутизатора вряд ли содержит более десятка записей, маршрутизатору нужно поддерживать IP на сетевом уровне, а также Ethernet и одну из технологий канального уровня Глобальных сетей (например, РРР или HDLC) для последовательного порта.

На другом конце спектра у компании Cisco сейчас находится платформа Cisco CRS-1 (Carrier Routing System — система маршрутизации операторов связи), которая является модульной, многопроцессорной и в своей максимальной конфигурации может маршрутизировать пакеты с суммарной скоростью до 92 Тбит/с. Между этими двумя платформами располагаются промежуточные модели, отличающиеся как производительностью, так и аппаратной организацией.

Очевидно, что создание ОС, способной эффективно работать на платформах всего спектра, является непростым делом.

• Поддержка широкого спектра протоколов. Хотя на сетевом уровне сегодня в подавляющем числе случаев достаточно поддержки IP, список протоколов маршрутизации, а также канальных протоколов по-прежнему велик. Комму­никационные протоколы являются для ОС маршрутизатора приложениями, которые нужно выполнять.

• Работа в реальном времени. Мы уже говорили о том, что маршрутизатор работает в реальном масштабе времени и что задержки пакетов (особенно неравномерные задержки, характерные для обработки пульсирующего компьютерного трафика) могут привести к снижению качества выполнения сетевых приложений, например, появлению «снега» на экране при воспроизведении видео или эха при разговоре по IP-телефону. Потери пакетов страшны не только для чувствительных к задержкам приложений, но и для традицион­ных «эластичных» приложений, таких как загрузка файлов, так как потеря одного пакета ведет к негодности большого документа. Поэтому ОС маршрутизатора должна вносить минимальные и ограниченные каким-то верхним пределом задержки при выполнении своих приложений.

Cisco IOS удовлетворяет перечисленным требованием за счет следующих особенностей организации.

• Модульность на этапе разработки и сборки системы, монолитный образ (файл кода) операционной системы на этапе эксплуатации маршрутизатора. Цель — высокая скорость работы ОС и приложений как единой программы на этапе эксплуатации маршрутизатора с сохранением модульности ОС для работы на разных аппаратных платформах и поддержки разного набора протоколов.

• Отказ от использования виртуальной памяти с хранением страниц на диске. Операционная система и ее приложения-протоколы размещаются полностью в физической памяти маршрутизатора. Цель — ускорение работы ОС.

• Упрощенная файловая система. Все файлы образов системы и конфигурации хранятся в одном каталоге одного из разделов флэш-памяти. Цель — упрощение ОС и ускорение ее работы.

• Работа ядра ОС и приложений-протоколов в одном и том же режиме процессора. Цель — ускорение работы ОС.

• Индексирование таблицы маршрутизации различными способами. Цель — ускорение процесса маршрутизации.

Рассмотрим эти свойства Cisco IOS подробнее.