Структура операційної системи IOS

Спочатку IOS проектувалась як маленька операційна система, яка вбудовувалась в перші маршрутізатори Cisco. В ті часи маршрутізатори самі по собі роздивлялися як пристрої виключно апаратні. Розділення між програмною і апаратною частинами практично не відбувалося. Спочатку операційну систему IOS навіть не називали IOS, а лише системою, яка управляла маршруті затором Cisco.

З ростом популярності маршрутизованих мереж виникла потреба в маршруті заторах, які б підтримували різноманітні протоколи і забезпечували додаткову функціональність, таку, наприклад, як комутація. У відповідь на підвищення вимог до маршрутизаторів Cisco вносила різні доповнення в програмне забезпечення. В результаті IOS перетворилася в багатофункціональну операційну систему, яка підтримує маршрутизацію і комутацію. Цікаво відмітити, що, не дивлячись на значне розширення функціональних можливостей системи IOS лишилися практично незмінними.

В порівнянні з іншими операційними системами, структура системи IOS дуже проста. Як і більшість маленьких операційних систем, які вбудовуються, IOS була спроектована таким чином, щоб займати як можливо менший простір пам’яті і функціонувати максимально швидко. Спочатку маршруті затори були оснащені невеликим об’ємом пам’яті для зберігання програмного забезпечення і даних (таких як таблиці маршрутизації). Щоб досягнути дуже маленьких розмірів образу операційної системи, що виконується, IOS була оснащена лише необхідними функціями.

Необхідна продуктивність операційної системи також зіграла вирішальну роль в проектуванні структури IOS. Значні зусилля були витрачені на створення системи, яка дозволяє маршрутизатору перенаправляти мережні пакети з максимальною швидкістю. Це привело до потреби зменшення витрат процесорного часу на службові потреби операційної системи, що дозволило максимально ефективно використовувати ресурси процесора для маршрутизації мережних пакетів. Різноманітні міри захисту, такі як механізм захисту внутрішньопотокова пам’ять, які присутні в інших операційних системах, виключені із системи IOSз ціллю зниження витрат процесорних ресурсів на обслуговування потреб системи. В цілому ідея IOS полягає в тому, щоб досягнути максимальної швидкості роботи, хай і ціною ефективності захисту системи від збоїв.

На рис. 5.1 показаний найбільш загальний вид структури операційної системи IOS.

Рис. 5.1. Структура операційної системи IOS

Основні елементи системи:

• Процеси.Зазвичай під процесами розуміються окремо взяті потоки і пов’язані з ними дані. Процеси виконують конкретні задачі, такі як підтримка працездатності системи, комутацію мережевих пакетів і реалізацію протоколів маршрутизації.
• Ядросистеми здійснює основні функції операційної системи: керування пам’яттю і планування задач, а також відповідає за розподіл апаратних ресурсів (пам’ять і центральний процесор) між всіма процесами.
• Буфери пакетів.Зазвичай це буфери пам’яті, які використовуються для зберігання мережних пакетів, які маршрутизуються.
• Драйвери пристроїв. Драйвери керують апаратною частиною мережевих інтерфейсів і периферійними пристроями (такими як флеш-карти). Драйвер виступає в ролі посередника між ядром системи IOS зі всіма процесами апаратною частиною маршрутизотора. Драйвери також напряму взаємодіють з програмним забезпеченням швидкого переключення пакетів.
• Програмне забезпечення швидкого переключення пакетів. Під таким програмним забезпеченням розуміється набір оптимізованих функцій, які здійснюють швидке переключення шляхів прямування пакетів.