高性能路由器操作系统HEROS中的高可用性设计.pdfVIP

徐 恪等：高性能路由器操作系统HEROS 中的高可用性设计 高性能路由器操作系统HEROS中的高可用性设计! ! 徐 恪 徐明伟 吴建平 吴 剑 （清华大学计算机科学与技术系 北京 ） 100084 摘 要 为了保证路由器系统的整体性能和安全性，清华大学设计并实现了用于骨干网 络路由器的高性能路由器操作系统 （ ）。 HEROS Hi hl Eff icient Router O eratin S stem g y p g y 骨干路由器是Internet 的核心，为了保证网络的平稳运行，需要其具有相当高的可用性。 本文首先分析了骨干路由器的高可用性要求，设计并实现了一种基于消息传递机制的面 向协议软件的高可用性系统。该系统具有对上层协议透明，独立于底层传输机制等优点， 在采用主节点双机备份的硬件条件下，可以保证系统软件无故障地平稳运行。 关键词 实时，分布式操作系统，高可用性，双机备份，骨干路由器 有见到。 0 引言 为了保证骨干路由器中协议软件的高可用性， HEROS 操作系统基于分布式的消息传递机制实现 Internet 的飞速发展，对Internet 互连的核心设 了一种独立于底层通讯机制和对上层协议透明的高 备———路由器的性能提出了越来越高的要求。目 可用性系统。该系统在采用主节点双机备份的硬件 前，路由器的体系结构已经从单处理机结构转向了 条件下，可以保证系统软件无故障的平稳运行。 ［，］ 分布式多处理机的结构 1 2 ，而实时分布式操作系 统是路由器的控制核心，它的稳定性和可靠性直接 1 高性能路由器操作系统HEROS 关系到路由器系统的整体性能和安全性。为了能够 完全掌握路由器核心技术，并真正保证系统的安全 为了适应骨干路由器的分布式硬件体系结构， 性，清华大学计算机系实现了面向骨干网络路由器 HEROS 也采用了一种多处理机体系结构。整个系 的实时分布式操作系统 （ 统由多个具有自治能力的节点组成。每个节点都有 HEROS Highly Eff icient ［］ 8 。 自己的 ，内存和输入输出设备（包括网络接口 Router O eratin S stem ） CPU p g y 骨干路由器是 Internet 的核心，为了保证网络 设备）。每个节点上都运行单处理机的多任务 的平稳运行，需要其有相当高的可用性。目前，国外 HEROS 内核，该内核实现了常用实时操作系统的 的主要路由器厂家的产品如cisco 的12000 系列和 主要功能。在各个HEROS 内核之上是一种全局的 的 系列均提供了硬件的冗余配置以保证 分布式消息通信机制，它可以透明地在各个节点的 Juniper M 高可用性。但是，硬件的冗余只是保证高可用性的 任务之间传递消息。用户的程序，也就是路由器中 一个方面，更重要的是如何保证路由器的协议软件