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基于FAST的TSN交流(2)基于FAST的TSN交流模子
宣布时间 :2019-1-14
     在802.1Q-2014界说的以太网交流基本 模子 基础 上,针对TSN的特定需求,802.1Qci和802.1Qbv修订对交流模子 中分组输入 缓存的入行列职掌 和出行列调治机制举行 了扩展,经过 运用 门控时间 列表等机制对时间 敏感分组入队和出队职掌 举行 了限制。
     FAST 3.0的流水线可以在维持 现有模块动摇 条件 下,经过 按需扩展拔出 新的模块支持用户定制的成效 ,是以 可以利便 地将TSN交流处置赏罚 流程照射 到FAST流水线上完成 。
一、TSN交流处置赏罚 流程
   (1)尺度以太网交流流程
      802.1Q-2014界说了尺度以太网的交流流程,如下图所示。处置赏罚 流程主要 征求 10个模块,每个模块的成效 见下表。
     802.1Q规范 没有明白 界说流量丈量的粒度,无法对进入网络的流量举行 细粒度的丈量和管控。虽然支持多种输入 调治算法,但更多是保险 输入 调治的优先级,或许 凭证 预先 确定的权值分配分别 优先级行列占用的输入 带宽,在调治中没有运用 全局时间 信息,无法完成 确定性的延时控制。软件界说网络手艺 的运用 可以简化交流流程,将天生 树管理 以及地址学习成效 上载到控制器上完成 ,可以针对每条细粒度的流界说交盛行 为,但也难以完成 确定性的延时控制。

图1 尺度的帧交流流程及其TSN扩展
   (2)TSN对以太网交流流程的扩大
     针对确定性交流的目的 ,TSN主要 在时间 同步(802.1AS)、单流的过滤和管控(802.1Qci,Per-Stream Filtering and Policing),时间 敏感流量的调治(802.1Qbv Enhancement for scheduled traffic)以及帧褫夺 (802.1Qbu)四个方面临 尺度以太网交流流程举行 增强 ,除了时间 同步尺度外,其他三个尺度都成为802.1Q的修订,并兼并 到最新的802.1Q-2018中。
     时间 同步机制接纳IEEE 1588的PTP协议,为分组进入行列和输入 调治的时间 门控逻辑提供准确 的全局同步时间 。
     TSN在转发流程中扩大 的单流过滤和管控(PSFP)机制主要 完成 三个成效 ,一是单流丈量,运用 令牌桶机制丈量抵达 的每条流得流量和最大帧长度能否 凌驾预定合约;二是时间 门控行列选择机制,即将全局时间 (分组抵达 的时辰 )参与 行列选择算法中思量 ,重新盘算分组外部 优先级,并凭证 外部 优先级而不是分组VLAN头或IP头中携带的外部 优先级选择输入 行列号;三是入队丈量,基于令牌桶机制对进入特定行列的流量举行 丈量,保险 进入照应 行列缓存的分组流量知足 一定的合约。
     输入 时间 门控机制将全局时间 用于输入 调治,关于 生涯 时间 敏感帧的特定行列,是有在制定 时辰 才会翻开 。输入 门控机制理想 上是为每个输入 行列设置了一个开关,只要 开关翻开 时,行列调治请求才会发送到输入 调治模块,该行列中的调治请求才干 被照应 。
     帧褫夺 机制主要 是阻止 低优先级的长帧在发送时占用输入 接口,浸染 高优先级帧的发送。例如在某个时辰 ,高优先级行列门的形状 由封锁 酿成翻开 ,是以 输入 调治逻辑可调治该行列中的高优先级帧发送。若在高优先级行列门翻开 前,一个低优先级的帧刚刚被调治,则该帧的发送可以赶忙 终止,在高优先级帧发送完成后,低优先级的帧可以继续 发送。为了使以太网的MAC层支持帧褫夺 机制(支持一个帧分屡次 发送,MAC层仔细 这些分片的重新组合),802.3事情组也推出了照应 的规范 (802.3br)。
二、FAST-TSN完成 模子
     FAST基本 流水线征求 协议剖析 (GPP),关键 字提取(GKE),婚配 查表(GME),通用举动 (GAC)和通用输入 控制(GOE)五个基本 的模块,可为TSN交流提供基本 的分组处置赏罚 成效 。而时间 同步,以及流的丈量整型、时间 门控和输入 调治逻辑划分由用户界说的PTP UDA、CFQ UDO和PTPUDO模块完成 ,如下图所示。

图2 基于FAST-TSN交流完成 模子
      FAST-TSN模子 的特点是:
     1.在硬件流水线中拔出 PTP协议处置赏罚 模块,完全由硬件完成 PTP同步帧(sync/delay-req/delay-resp帧)处置赏罚 ,不需求 软件参与 ,是以 支持频率更高的时间 同步职掌 ,可获取优于100ns的同步精度。
     2.将TSN的PSFP机制中的流分类和单流丈量照射 到FAST基本 流水线中完成 ,经过 GME完成 基于五元组的流分类成效 ,为每个分组分配一个flowID并填写到分组的元数据中,后续的GAC、GOE和UDO模块可使 用 flowID举行 相关的职掌 。
     3.接纳自力 的UDO模块完成 焦点的TSN门控和调治机制,经过 UDO模块的重构可以支持多种TSN完成 模子 ,知足 分别 TSN交流场景的需求。五月天app官网无限观看完成 的CQF-UDO模子 可以保险 确定性的端到端交流延时。
     五月天app官网无限观看将在后续文章中,对TSN的CQF转发模子 ,以及PTP UDA、PTPUDO以及CFQ UDO模块的成效 完成 举行 详细先容 。