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OpenTSN网卡完成 模子 (1)
宣布时间 :2020-03-16
     TSN网卡是TSN网络提供端到端确定性交流效劳 的关键 装备 。因为 运用 需求分别 ,TSN网卡毗邻 的端系统 盘算平台在盘算才干 ,资源管理 要领和通讯 需求等方面分别 较大,是以 设计尽量 知足 多种运用 场景需求的TSN网卡是OpenTSN开源项目的主要 目的 。本文剖析 了分别 TSN端系统 的分别 ,提出了OpenTSN网卡与端系统 松耦合的完成 思绪 。
一、TSN端系统 剖析
      五月天app官网无限观看以为 TSN网卡毗邻 的端系统 节点主要 分为三类,即I/O节点、盘算节点以及支持云盘算的虚拟化节点,如图1所示。

图1 TSN端系统 的分类
     其中I/O节点完成 简朴 ,对本钱 、体积和功耗要求较高,通常没有职掌 系统 ,难以面向TSN举行 定制化设计;盘算节点征求 通用CPU和职掌 系统 ,TSN网卡可以经过 修正 驱动法式对TSN端系统 的职掌 举行 适配;而虚拟化节点主要 面向边沿 盘算或嵌入式云盘算,需求 对TSN网卡举行 虚拟化,TSN网卡在提供确定性I/O的同时,还要支持I/O的虚拟化,完成 分别 运用 之间网络I/O的隔离。
     每种TSN端系统 的竞赛 如下表所示。因为 分别 端节点具有分别 的特点,在主机测和网卡侧的TSN成效 划区分 离 较大,是以 难以完成 通用的TSN网卡设计。
     值得关注的是,当TSN端节点为虚拟化平台时,主机侧会虚拟出多个具有自力 MAC和IP地址的节点。一方面提高 了TSN网络离线妄想 的严重 性,另一方面给TSN端系统 收发分组时简直 定性保险 带来了新的难题 。
二、OpenTSN网卡完成 思绪
      为了最大限制 适配分别 类型的端系统 ,OpenTSN网卡与端系统 主机侧接纳松耦合的方式,经过 千兆以太网与端系统 盘算平台举行 毗邻 ,如图2所示。与PCIe、SPI等毗邻 方式相比,运用 千兆以太网毗邻 的低贱 是:
     (1)通讯 带宽比SPI总线高,基本 可知足 多种终端的通讯 带宽需求;
     (2)许多CPU已经内嵌千兆以太网,是以 无需在主机侧再增添 新的网卡;
     (3)网卡侧存储空间不会照射 到主机侧的存储空间,不需求 特另外 驱动法式支持;
     (4)关于 虚拟化平台,主机侧可以选择支持SR-IOV的网卡,主机外部 虚拟机/容器的交流可以不经由 TSN网卡完成 。

图2 OpenTSN网卡完成 思绪
     除了接纳松耦合的以太网物理毗邻 外,OpenTSN网卡在逻辑成效 上也完成 了与主机侧盘算平台的解耦,主要 体如今 :
(1)延时确定性保险 机制的解耦
     OpenTSN网卡经过 内设RX_buf/TX_buf,完成 了端到端交流途径 上,运用 与网卡间延时确定性保险 与TSN网络(发送网卡-TSN网络-吸收 网卡)延时确定性保险 机制之间的解耦。OpenTSN只需求 保险 从发送方网卡上的TX_buf到吸收 方网卡上RX_buf之间的延时确定性即可。
     若是 运用 对经过 盘算平台与网卡RX_buf/Tx_buf通讯 的延时有严酷 简直 定性要求,可以经过 定制优化盘算平台的软硬件完成 确定性保险 ,与网卡有关 。
(2)TSN成效 到网卡的全卸载
     端系统 主机侧无须 针对TSN举行 任何修正 。在OpenTSN网卡上完成 了TSN管理 Agent,为全局妄想 提供完整 的,与端系统 有关 的资源笼统 ,并接受 TSN网络控制器对网卡的设置 ,征求 RX/TX调治表设置 ,TSN流水线中的整型、调治和冗余控制等机制举行 设置 。
     因为 TSN成效 一切 卸载到网卡上,是以 主机盘算平台的处置赏罚 不需求 全网同步的时间 基准。
三、总结
      网卡上RX_buf/Tx_buf的设置和Tx/Rx调治表设计对OpenTSN网卡与端系统 解耦十分 主要 。这也是其他类型时间 触发通讯 (如TTP)完成 通讯 控制器与主机旧事 交互的要领。
     TSN边沿 注入时间 妄想 成效 可经过 RX调治控制Rx_buf中分组进入TSN流水线的时辰 完成 。同时,基于Tx调治,网卡也可以 准确 控制按指准时 刻向盘算平台和运用 提交吸收 到的分组。
      图2只给出了网卡处置赏罚 时间 触发流量(scheduled Traffic)的要领,五月天app官网无限观看将在后续文章中进一步给出OpenTSN网卡同时支持时间 触发、AVB和BE流量的要领。