【正文】 統(tǒng)歷經(jīng)3代的開發(fā)歷程，每代操作系統(tǒng)都有著截然不同的架構(gòu)和設(shè)計目標(biāo)。現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是滿足POSIX要求的軟件平臺中最高級的專業(yè)化分支，很少需要從頭開發(fā)，這主要是因?yàn)閺漠a(chǎn)品構(gòu)思到產(chǎn)品面市，如果完全從頭開發(fā)一流的操作系統(tǒng)成本顯然太高。 市場分析近幾年我國網(wǎng)絡(luò)設(shè)備行業(yè)發(fā)展速度較快，受益于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高以及下游市場不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備行業(yè)在國內(nèi)和國際市場上發(fā)展形勢都十分看好。目前該類市場將逐漸更深入的感知業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)對于新興業(yè)務(wù)的有效支撐服務(wù)，快速響應(yīng)新興業(yè)務(wù)，從而達(dá)到為用戶業(yè)務(wù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)占領(lǐng)市場。同等硬件配置的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品一定程度上體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的主要指標(biāo)。表11 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)對比表指標(biāo)思科IOSJuniperJUNOSXXOS歷史近30年發(fā)展歷史★★★近二十年發(fā)展歷史★★近十年發(fā)展歷史★性能效率IOS功能復(fù)雜，在轉(zhuǎn)發(fā)效率方面兼顧多方業(yè)務(wù)，性能綜合表現(xiàn)一般，但是在多業(yè)務(wù)處理方面有一定優(yōu)勢★★★JUNOS在高端路由處理方面表現(xiàn)優(yōu)異，對于多業(yè)務(wù)處理能力表現(xiàn)一般★★★★針對業(yè)務(wù)處理表現(xiàn)優(yōu)異，多業(yè)務(wù)融合方面具備獨(dú)特優(yōu)勢★★★★功能完備性目前具備最完善的數(shù)據(jù)通信功能，涵蓋多協(xié)議、多標(biāo)準(zhǔn)的支持★★★★★具備較全的協(xié)議功能★★★★具備用戶日常需要的功能★★★系統(tǒng)安全性專用系統(tǒng)，安全保障★★★專用系統(tǒng)，安全保障★★★專用系統(tǒng)，安全保障★★★可靠性業(yè)界知名的高可靠性★★★★★電信級高可靠性★★★★電信級高可靠性★★★★實(shí)時性較強(qiáng)的實(shí)時性★★★★轉(zhuǎn)發(fā)控制分離的實(shí)時性★★★★轉(zhuǎn)發(fā)、控制、管理分離，分核處理實(shí)時性★★★★★擴(kuò)展性★★★★★★★★★開放性封閉系統(tǒng)、基本不開放★封閉系統(tǒng)、提供API進(jìn)行開放★★★相對封閉系統(tǒng)、提供可重構(gòu)的平臺環(huán)境★★★業(yè)務(wù)適應(yīng)性系統(tǒng)本身對于已知業(yè)務(wù)感知，對于新型業(yè)務(wù)感知處理一般★★系統(tǒng)本身對于已知業(yè)務(wù)感知，提供開放接口實(shí)現(xiàn)對于未知業(yè)務(wù)的處理★★★系統(tǒng)對于已知業(yè)務(wù)的感知適應(yīng)，元構(gòu)件對于數(shù)據(jù)路徑處理具備優(yōu)勢★★★★可操作性提供命令行、網(wǎng)管操作★★★提供命令行、網(wǎng)管操作★★提供命令行、簡單的網(wǎng)管操作★★★★嵌入式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)其在用戶端不會獨(dú)立存在出現(xiàn)，其將以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備形態(tài)呈現(xiàn)給用戶，通過軟硬件實(shí)現(xiàn)其功能、性能指標(biāo)。對于一家網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商來說，一個OS要好于多個OS。不過，Juniper的產(chǎn)品比思科少很多，歷史也比較短，所以其OS的混亂情況要比思科好很多。另外，JUNOS可以進(jìn)行不停機(jī)的功能升級。Juniper改寫了BSD的網(wǎng)絡(luò)部分，如TCP/IP stack和路由協(xié)議，以及用戶界面，硬件管理部分等，各個功能模塊都是獨(dú)立的進(jìn)程。思科的IOS經(jīng)過多年發(fā)展，收購眾多小型公司，其在模塊化方面做得相當(dāng)出色；思科的IOS在穩(wěn)定可靠性方面具備出色的功能。再加上IOS數(shù)十萬的Installation Base，在可預(yù)見的將來IOS會長期存在下去。思科的OS戰(zhàn)略是用三個OS逐步取代IOS。也就是說，所有的功能模塊共享同一個地址空間。 國內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢本項(xiàng)目成果為數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域嵌入式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，在此領(lǐng)域的經(jīng)過激烈的競爭剩下的廠商已經(jīng)不多，目前已構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一操作系統(tǒng)的廠商更是寥寥無幾，能夠與本項(xiàng)目成果具有可比性的產(chǎn)品只有思科IOS、JuniperJUNOS、華為的VRP平臺，在開源系統(tǒng)方面主要以linux和NetBSD為主。2008年公司與清華大學(xué)對可重構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行前期預(yù)研，在組件化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)構(gòu)件化，結(jié)合目前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大規(guī)模采用多核架構(gòu)，并在安全加密方面使用FPGA作為輔助加速，通過建立原型系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，使可重構(gòu)操作系統(tǒng)變得更加現(xiàn)實(shí)可能。通過對現(xiàn)有嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行分析，提供強(qiáng)大的功能,但針對嵌入式系統(tǒng)的特征與特性而言，共同的缺點(diǎn)是缺乏應(yīng)用的高效性，對應(yīng)用程序開發(fā)支持相對較弱，迫切需要面向應(yīng)用的、專用特制的新一代嵌入式操作系統(tǒng)。實(shí)時操作系統(tǒng)具有如下功能：任務(wù)管理（多任務(wù)和基于優(yōu)先級的任務(wù)調(diào)度）、任務(wù)間同步和通信（信號量和郵箱等）、存儲器優(yōu)化管理（含rom的管理）、實(shí)時時鐘服務(wù)、中斷管理服務(wù)。實(shí)時系統(tǒng)對邏輯和時序的要求非常嚴(yán)格，如果邏輯和時序出現(xiàn)偏差將會引起嚴(yán)重后果。這種提高通用計算機(jī)性能的重構(gòu)方法稱為指令級可重構(gòu)；(4)芯片級可重構(gòu)：在多處理器互連的基礎(chǔ)上，使處理器位數(shù)可變、處理器個數(shù)可變或處理器問互連可變的計算機(jī)結(jié)構(gòu)，稱為芯片級可重構(gòu)。重構(gòu)與重組是可重構(gòu)計算系統(tǒng)改變其功能的2種方式，重構(gòu)是指新計算系統(tǒng)的功能部件，在舊的計算系統(tǒng)中不存在，利用舊計算系統(tǒng)的可重用資源重新構(gòu)造生成．重組是指新計算系統(tǒng)的功能部件，在舊的計算系統(tǒng)中存在，通過重新組合形成新的計算結(jié)構(gòu)．可重構(gòu)的基礎(chǔ)是可重用資源。 可重構(gòu)是在軟件的控制下，利用可重用資源，重構(gòu)或重組成另一個計算平臺，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。實(shí)現(xiàn)面向新一代網(wǎng)絡(luò)高度靈活需求的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備為實(shí)現(xiàn)開放性、可編程性和支持多服務(wù)的高度可重構(gòu)性。人們在追求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的快速提高和帶寬容量的擴(kuò)展；同時更多地關(guān)注網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在“功能”方面的靈活擴(kuò)展問題，實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)融合的迫切需要。隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷豐富，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)用多業(yè)務(wù)的需求越來越強(qiáng)烈，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)難以滿足要求，可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，它能最大程度降低營運(yùn)的CAPEX，有效保護(hù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)投資。第二代OS：模塊化操作系統(tǒng)，嵌入式平臺運(yùn)行全規(guī)模商用操作系統(tǒng)，對控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面實(shí)施分割，注意力完全集中在控制平面功能上，能夠全面利用多任務(wù)處理、多線程、內(nèi)存管理和內(nèi)容操作的能力，從而大幅度減少了系統(tǒng)級故障。第一代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，降低在嵌入式硬件上運(yùn)行全規(guī)模商用操作系統(tǒng)的風(fēng)險，主要目標(biāo)是減少空間占用，加快運(yùn)行速度。開發(fā)靈活、使用持久、高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)OS才能夠在將來通過平滑演進(jìn)來滿足新需求，支持?jǐn)U展和縮減，部署在多個平臺上，支持集成豐富的新特性和新功能。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)遷移到將帶來眾多挑戰(zhàn)，包括特性集不兼容、運(yùn)行體驗(yàn)不一致，以及軟件質(zhì)量不一致等。中小企業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目可行性研究報告項(xiàng)目名稱：可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化目 錄1 項(xiàng)目的意義和必要性 1 國內(nèi)外現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢 3 市場分析 5 對產(chǎn)業(yè)鏈的帶動作用分析 72 項(xiàng)目的技術(shù)基礎(chǔ) 9 成果來源及知識產(chǎn)權(quán)情況 9 項(xiàng)目技術(shù)可行性和成熟性分析 10 對行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要意義和作用 133 項(xiàng)目建設(shè)方案 134 項(xiàng)目技術(shù)方案 16 技術(shù)路線 16 技術(shù)特點(diǎn) 17 主要技術(shù)指標(biāo) 185 原材料供應(yīng)及外部配套條件落實(shí)情況； 19 原材料供應(yīng) 19 外部配套條件 196 環(huán)境污染防治； 207 建設(shè)工期和進(jìn)度安排 218 項(xiàng)目管理、勞動定員及人員培訓(xùn) 229 項(xiàng)目承擔(dān)單位性質(zhì)及概況 23 項(xiàng)目承擔(dān)單位基本情況 23 企業(yè)財務(wù)狀況 24 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)情況 2510 項(xiàng)目投資估算及資金使用計劃 26 項(xiàng)目投資估算 26 資金籌措 26 資金使用計劃 26 國拔經(jīng)費(fèi)使用計劃表 2711 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析 28 財務(wù)評價的計算及說明 28 經(jīng)濟(jì)效益分析 30 項(xiàng)目投資評價 3012 項(xiàng)目社會效益分析 3213 項(xiàng)目風(fēng)險分析與控制 33 市場風(fēng)險 33 管理風(fēng)險 33 技術(shù)風(fēng)險 33321 項(xiàng)目的意義和必要性現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是由硬件和嵌入式網(wǎng)路操作系統(tǒng)及軟件組成的復(fù)雜實(shí)體，因此僅憑設(shè)計高效的硬件平臺并不能提供經(jīng)濟(jì)高效、持久運(yùn)行的產(chǎn)品，控制平面在開發(fā)特性及確保設(shè)備可用性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。CPU主板及轉(zhuǎn)發(fā)平面的速度提升較快，而軟件的結(jié)構(gòu)變化通常卻難以察覺。這些潛在挑戰(zhàn)使供應(yīng)商迫切需要構(gòu)建一款強(qiáng)大的控制平面，以支持現(xiàn)在和將來市場上的硬件產(chǎn)品及其特性?，F(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是滿足POSIX要求的軟件平臺中最高級的專業(yè)化分支，第一代OS：單片式架構(gòu)，通常情況下，面向路由器和交換機(jī)的第一代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)都是運(yùn)行在內(nèi)存空間的專用映像，提供多個進(jìn)程來支持協(xié)議、數(shù)據(jù)包處理和管理工作。一個失控進(jìn)程能夠耗盡整個處理器資源或?qū)е抡麄€系統(tǒng)故障停機(jī)。第三代OS：可擴(kuò)展性和可重構(gòu)系統(tǒng)，要求網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)足夠靈活，與層出不窮的應(yīng)用接客，以便能夠快速部署在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，覆蓋絕大部分的端到端數(shù)據(jù)包傳輸路徑；系統(tǒng)還必須支持持續(xù)運(yùn)行，以便模塊代碼或系統(tǒng)升級期間出現(xiàn)的軟件問題不會影響正常運(yùn)行。可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備平臺分為軟件平臺和硬件平臺兩部分，作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備對未來互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用都具有極其重要的意義。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在體系結(jié)構(gòu)上都是封閉，用戶只有按照廠家提供的軟件對設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，其可編程特性和按用戶需求配置的可重構(gòu)特性均非常有限。“開放”指對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備底層構(gòu)件資源充分地向用戶開放，同時通過各個模塊構(gòu)件及相互接口的定義和通信協(xié)議統(tǒng)一或標(biāo)準(zhǔn)化；“可編程”是指支持對底層資源的編程控制，從操作層面支持按業(yè)務(wù)需求重組路由器中的模塊構(gòu)件或者改變其屬性；“可重構(gòu)”指在相同的基本平臺上對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的各種底層資源進(jìn)行重構(gòu)組合，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備服務(wù)功能的靈活重組，產(chǎn)生支持不同業(yè)務(wù)功能或相同業(yè)務(wù)的不同指標(biāo)需要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備或相應(yīng)功能、支持多業(yè)務(wù)融合服務(wù)。具有可重構(gòu)特征的計算系統(tǒng)稱為可重構(gòu)計算系統(tǒng)。FPGA和多核架構(gòu)的出現(xiàn)使得重構(gòu)方式成為可能，其重用資源是基本門和線，通過配置文件，定義每個門的性質(zhì)和線的連接，改變硬件的功能．可重構(gòu)的目的是為解決硬件結(jié)構(gòu)與應(yīng)用不匹配．按解決問題的層次不同，可將可重構(gòu)分為4類：(1)門級可重構(gòu)，從基本門級人手重構(gòu)計算系統(tǒng)；(2)部件級可重構(gòu)，早期的重構(gòu)從功能部件人手，通過對功能部件的重新組臺來適應(yīng)不同的計算需求；(3)指令級可重構(gòu)，在標(biāo)準(zhǔn)處理器單元的基礎(chǔ)上增加專用的計算設(shè)備，為通用計算提供特殊的計算支持，以實(shí)現(xiàn)大計算量指令和子程序的執(zhí)行。嵌入式操作系統(tǒng)在面向控制、通信等領(lǐng)域采用實(shí)時操作系統(tǒng)，指能在確定的時間內(nèi)執(zhí)行其功能并對外部的異步事件做出響應(yīng)的計算機(jī)系統(tǒng)，其操作的正確性不僅依賴于邏輯設(shè)計的正確程度，而且與這些操作進(jìn)行的時間有關(guān)。實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)是指具有實(shí)時性、能支持實(shí)時控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)，首要任務(wù)是調(diào)度一切可利用的資源完成實(shí)時控制任務(wù)，其次才著眼于提高計算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，重要特點(diǎn)是要滿足對時間的限制和要求。實(shí)時操作系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：規(guī)模小，中斷被屏蔽的時間很短，中斷處理時間短，任務(wù)切換很快。 XX網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)經(jīng)歷前兩代發(fā)展，已經(jīng)完成模塊化、控制管理與數(shù)據(jù)相分離的階段，目前已全面覆蓋網(wǎng)關(guān)設(shè)備、防火墻、VPN、內(nèi)容加速、出口引擎等設(shè)備。為了能夠有效降低系統(tǒng)涉及難度、軟件模塊可重構(gòu)、硬件平臺盡力重用，并可根據(jù)不斷變化的功能需求動態(tài)加載不同的處理構(gòu)件，滿足各種新出現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)處理需求，降低設(shè)備功耗，延長使用周期和減少電子垃圾，更加節(jié)能環(huán)保，從而實(shí)現(xiàn)XX網(wǎng)絡(luò)在響應(yīng)用戶需求、降低設(shè)備成本方面進(jìn)一步領(lǐng)先。（1）思科IOS：IOS起步較早，發(fā)展過程是從小逐步到大，整個OS就是一個進(jìn)程（Process）。這樣的話