Больше, чем просто операционная система

Виджей Боллапрагада, Кертис Мэрфи, Расс Уайт, «Структура операционной системы Cisco IOS».

Как известно, операционная система — это набор программных средств, создающих среду выполнения для прикладных задач. Специализированные операционные системы реального времени предназначены для организации выполнения фиксированной, заранее определенной совокупности прикладных задач. Нередко приложения так тесно срастаются с системными средствами, что представляют собой единый программный продукт. В полной мере это относится к Internetwork Operating System (IOS) —специализированной операционной системе реального времени, под управлением которой работают маршрутизаторы компании Cisco. Основным приложением для IOS выступает задача маршрутизации пакетов из одной части составной сети в другую.

Основные задачи, в сущности, очень просты: получение данных с одного из сетевых интерфейсов маршрутизатора, буферизация пакета, выделение из его заголовка адреса назначения, извлечение из таблицы маршрутизации информации о следующем пункте перемещения данного пакета и передача пакета на соответствующий выходной интерфейс. Проблема, однако, состоит не в логической сложности перечисленных задач, а в скорости их решения. От того, насколько быстро маршрутизатор выполняет это простое задание, — переброску пакета с одного своего интерфейса на другой, — зависит его пропускная способность, а значит, и производительность сети в целом.

Повысить скорость работы маршрутизатора при ограниченных ресурсах производительности процессора, шины ввода/вывода и памяти можно только путем оптимизации программного обеспечения, т. е. IOS. Решение проблемы идет по двум направлениям: во-первых, совершенствование модулей, создающих операционную среду, а во-вторых, — прикладного кода, ответственного за отработку алгоритма маршрутизации. Заметим сразу, что в рассматриваемой нами книге основное внимание уделяется второму направлению. Тем, кто интересуется деталями механизмов распределения памяти или планирования процессов, придется ограничиться весьма лаконичными пояснениями. Зато подробно обсуждаются все основные методы коммутации пакетов: программная, быстрая, оптимальная и экспресс-коммутация. Читатель получает полную информацию о процессе буферизации пакетов, разных вариантах организации кэшей и ускоренных алгоритмах просмотра таблицы маршрутизации.

Авторы анализируют специфику различных методов коммутации пакетов при реализации на разных аппаратных платформах, подробно описывают аппаратное устройство маршрутизаторов с разделяемой памятью (серии Cisco 1600, 2500, 4000, 4500 и 4700), маршрутизаторов на основе шины Cbus (серии AGS+ и 7000) и распределенных систем серии 7200. Особый интерес представляет описание средств коммутации IOS и структуры аппаратных средств мощного маршрутизатора серии 7500 и гигабитного коммутирующего маршрутизатора (GSR) серии 12000. Книгу завершает глава о поддержке механизмов QoS в операционной системе IOS.

Кому адресован этот труд? Скажем сразу — не тем, кто только начинает работать в области сетевых технологий. Для чтения подобного издания читатель должен иметь достаточно прочный базис. Те пояснения, которые призваны восполнить недостаток знаний в области общих принципов организации операционных систем, настолько малы по объему, что вряд ли достигают поставленной цели. В частности, авторы и переводчики так и не смогли внятно объяснить разницу между приоритетной (priority) и вытесняющей (preemption) многозадачностью.

Те же, кто интересуется тонкими особенностями конфигурирования маршрутизаторов с целью оптимизации сети, или для кого важен, например, вопрос о том, в какой последовательности маршрутизатор выполняет операции NAT, коммутации и шифрования, найдут здесь исчерпывающие ответы и оценят эту книгу по достоинству. Специальные разделы посвящены описанию конкретных часто встречающихся проблем, связанных с операционной системой IOS, и способов их устранения. На основании своего опыта работы в качестве консультантов по поддержке и поиску неисправностей в сетях на базе оборудования Cisco, авторы делают вывод, что большое число проблем вызвано именно ограниченностью знаний персонала сети о структуре используемой в этом оборудовании операционной системы IOS.

Операционная система IOS, хотя и стала сегодня отраслевым стандартом де-факто, является коммерческой корпоративной разработкой компании Cisco. Именно поэтому большая часть материалов о ней — фирменная документация Cisco и организаций, тесно с ней связанных. Книга представляет собой попытку объединить и упорядочить изобилие разрозненных сведений о структуре и принципах работы операционной системы IOS. Значительная часть используемой здесь информации была ранее доступна в форумах, группах новостей, на презентациях корпорации Cisco и в материалах центра технической поддержки, однако, собранная под одной обложкой и дополненная оригинальным текстом, она приобрела новое качество.