Sobre o Cisco IOS XR Software
Conheça o Cisco IOS XR Software: o mais resiliente e sofisticado sistema operacional do mercado para plataformas de roteamento “carrier grade”!
Visão geral da arquitetura do Cisco IOS XR Software
O sistema operacional IOS XR é um legítimo sistema de missão crítica e que está presente em plataformas plataformas tais como os roteadores da família Cisco ASR 9000, CRS, XR12000, além da família NCS (NCS 6000, NCS 5000/5500). Vamos conhecê-lo um pouco mais?
OBS: há diferenças significativas entre o Cisco IOS XR Software das versões (até) 5.x e as versões posteriores (6.x). Estas diferenças não são tratadas neste artigo, e o foco está nas versões até 5.x.
Diferenças entre o Cisco IOS XR Software e os sistemas de roteadores tradicionais de mercado
Ao maioria dos sistemas operacionais que estão presentes em plataformas de roteadores do mercado possui uma abordagem monolítica. O Cisco IOS XR Software por sua vez é completamente modular, distribuído, e baseado no sistema operacional Unix, e concebido para oferecer o máximo de escalabilidade e disponibilidade.
Sobre o Kernel do Cisco IOS XR Software
O kernel é baseado no QNX Neutrino micro-kernel nas versões até a 5.x. Praticamente todos os serviços que um kernel típico faz não estão presentes no kernel QNX. A única exceção são os serviços absolutamente essenciais ou “rudimentares”, tais como o gerenciamento de CPU e RAM, IPC, e Scheduling. Todo o restante é realizado fora do Kernel (“offloaded” para módulos de software afastados do kernel). Isto por sua vez permite atualizações de software, drivers, etc., sem que seja necessário “tocar” no kernel em execução, ou seja, assegurando a maior confiabilidade que um roteador pode oferecer no mercado.
Esta característica inclusive permite termos uma plataforma completamente distribuída: ao executar um microkernel e processos modulares distintos para cada recurso de software, é mandatório o emprego de IPC e APIs: um processo não possui acesso à área de memória (que é protegida) de outro processo, portanto ao invés de empregar shared memory, o IOS XR utiliza IPC, e com isto a distribuição de processos se torna muito mais fácil. Adicionalmente, instabilidades apresentadas em um processo não afetam outros processos em execução no seu respectivo Plano, e elimina riscos que são facilmente encontrados em plataformas que empregam memória compartilhada entre processos.
Outra característica importante: os processos de software não possuem acesso à memória física! Endereços de memória são virtualizados pelo kernel e fornecidos para cada processo em execução.
Abstração e modularidade de software
O Cisco IOS XR Software permite uma completa separação entre hardware (que é gerenciado por módulos do QNX), Kernel, e processos do IOS. Esta abstração dos detalhes do hardware permite melhor convergência e maior coerência entre os times de desenvolvimento de software da Cisco, além de fornecer uma menor dependência e menor esforço ou trabalho para releases de software específicos das plataformas que suportam o Cisco IOS XR.
Com o Cisco IOS XR Software, é possível realizar patching do sistema operacional para a correção de eventuais bugs críticos sem a necessidade de se realizar um upgrade completo do sistema, e muito menos sem a necessidade de realizar a reinicialização do equipamento. A maioria das manutenções de software são “hitless”.
Separação legítima entre Control Plane e Data Plane
Há uma legítima separação entre as áreas funcionais de Control Plane, Data Plane e Admin Plane. Processos de um destes três “planos” não possuem qualquer visibilidade ou dependência sobre processos em execução em outros dois planos, o que significa, na prática, que um plano não depende do outro para funcionar, na perspectiva de um legítimo e confiável sistema operacional.
Para exemplificar, as funções de Data Plane são realizadas diretamente em hardware dedicado e de alta tecnologia e poder de processamento, sem qualquer envolvimento da RSP/RP/DRP/PRP (estes são os módulos “Supervisor” dos equipamentos que suportam o IOS XR, cada qual com o seu nome) do equipamento. Isto assegura não somente uma elevadíssima taxa de desempenho, mas promove mais segurança e resiliência para a arquitetura, tornando-a muito mais confiável.
Arquitetura distribuída do Cisco IOS XR Software
O Cisco IOS XR Software é um sistema que, além de modular, é completamente distribuído, seguindo as premissas de um verdadeiro sistema de abordagem POSIX. O kernel, por exemplo, está presente e em execução em todos os módulos Line Cards e RSP/RP/DRP/PRP dos equipamentos. Processos de Control Plane só rodam nos módulos de supervisão e controle, e processos relacionados ao Data Plane são dedicados em cada um dos Line Cards.
Para fins de maior escalabilidade, o Gerenciamento de Interfaces e Configurações também segue o mesmo princípio: um Line Card só detém configurações em sua CPU/Memória que são pertinentes a ele, enquanto a RSP/RP/DRP/PRP só mantém informações do espaço Control Plane e um resumo muito brando das configurações dos Line Cards. Isso maximiza drasticamente o potencial de escalabilidade das plataformas que suportam o Cisco IOS XR, possibilitando quantidades muito massivas de clientes e serviços!
As arquiteturas das plataformas que suportam o Cisco IOS XR funcionam de forma excepcional com este sistema operacional:
Maior confiabilidade e resiliência
Eventos de falhas de módulo de supervisão e controle (RSP, RP, DRP…) ocasionam em zero perda de pacotes. Todos os processos de software rodam em regiões de memória protegidas e os processos mais críticos usufruem de serviços de “Checkpointing” em tempo real, permitindo um failover extremamente rápido.
Experiência de CLI aprimorada e muito operacionalmente confiável
O Cisco IOS XR Software traz diversas facilidades de cunho operacional que tornam a experiência de manutenção da rede muito mais seguras. Facilidades tais como commit e rollback de pacotes de software e configurações realizadas pelos usuários reduzem muito drasticamente os riscos operacionais associados à configurações indevidas e a falha humana durante estas atividades de configurações.
Estas características, dentre muitas outras, fazem do Cisco IOS XR Software um sistema operacional indiscutivelmente mais seguro de se trabalhar em ambientes de missão crítica, incluindo provedores de telecomunicações e empresas de quaisquer portes.
Consulte o datasheet do Cisco IOS XR Software.
