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基于FAST的TSN交流(3)TSN循环行列转发(CQF)原理
宣布时间 :2019-1-15
     CQF为了支持确定性的交流,TSN对802.1Q-2014尺度举行 了扩大 。其中单流过滤和管控机制(PSFP)中的时间 门控逻辑控制了时间 敏感分组进入缓存行列的时间 ,而时间 敏感流增强 调治(EST)机制中的输入 门控机制控制了分组脱离 输入 行列的时间 。基于对PSFP和EST机制的分别 设置 ,TSN交流机可以完成 多样简直 定性转发,知足 分别 场景的需求。
     CQF是802.1Qch界说的一种对PSPF和EST机制的设置 ,可以经过 简朴 的盘算完成 确定性的转发延时。CQF也是如今 TSN规范 中确定的独一 设置 方式。
一、CQF事情原理
      尽管 对PSFP和ETS成效 举行 分别 的设置 可以完成 分别 的TSN控制,但CQF是如今 TSN规范 中给出的唯逐一 个完成 模子 ,其最大特点是盘算和设置 简朴 ,可以保险 分组端到端交流简直 定性延时。
   (1)延时保险
      CQF模子 将全网时间 划分为长度为d的一连 时间 槽,用i,i+1…,i+N表现 ,若交流机S0在时间 槽i中的t1时辰 从链路上吸收 到数据帧p,则必需 在i+1时间 槽中的某个时辰 t2输入 到链路上,如下图所示。

图1 CQF对交流机转发延时的要求
     假定 t1和t2可在时间 槽i和i+1中恣意 漫衍,是以 帧p经S0交流的延时t2-t1下限 为2d,下限 为0。同理,交流机S1必需 在时间 槽i+2中的某个点t3完成交流并输入 到链路上,是以 p经S0和S1交流机的延时t3-t1最大为3d,最小为d。更为一样往常 的,基于CQF模子 ,帧p在网络中交流的最大延时为(h+1)*d,最小延时为(h-1)*d,其中h为传输途径 跳数。
   (2)时间 敏感帧的处置赏罚      支持CQF模子 的交流机只需 在输入 端口为时间 敏感帧设置两个由时间 门控制的行列Q0和Q1。偶数时间 槽,行列Q0生涯 输入 端口吸收 的帧(吸收 形式 ,不发送帧),同时行列Q1发送在上一个奇数时间 槽缓存的数据帧(发送形式 ,不吸收 帧);奇数时间 槽,两个行列的职掌 正好相反。是以 ,两个行列循环的举行 分组缓存和调治输入 职掌 ,这也是CQF称号 的理由 。

图2 CQF界说的循环行列结构 及事情原理
      针对CQF转发模子 ,PSFP和EST机制界说的输入 门控表和输入 门控表现 如图所示。在偶数时间 槽,凭证 T0表项界说的举动 执行,在奇数时间 槽,凭证 T1表项界说的举动 执行,详细 职掌 如下表所示。
     显然,凭证 下面 职掌 ,每个时间 敏感分组在交流中的延时不凌驾2个时间 槽。虽然装备 间时间 同步精度,非时间 敏感帧传输占用输入 链路对时间 敏感帧的滋扰,链路上分配的时间 敏感买卖 量巨细等成分 都市对CQF模子 中时间 槽巨细,Q0/Q1行列长度等参数的选择有浸染 ,详细 剖析 五月天app官网无限观看在后续文章中给出。
二、支持CQF的交流机输入 接口模子
   (1)行列模子 和入队出队控制      交流机每个输入 接口除了时间 敏感流量外,尚有 其他非时间 敏感流量,如best effort流量,带宽预定 流量等。为此,802.1Q-2014 的Annex I(Priority and drop precedence)界说了8个优先级行列,划分缓存分别 类型和优先级的流量,其中Q7的优先级最高,其次是Q6,Q5…,优先级最低的是Q1。802.1Q-2014规范 中诠释 了Q0优先级高于Q1的缘故原由 。主要 是网卡默许 收回 的best effort流量接纳默许 优先级0,对应Q0,而Q1用于存储优先级最低的配景流量,是以 Q1的调治优先级低于Q0。
      为支持CQF模子 ,可将其中的两个最高优先级行列Q7和Q6设置缓存时间 敏感流量。此时的交流机输入 接口模子 如下图所示。

图3 支持CQF的交流机输入 接口模子
      由上图可以看出以下几点。
      一是优先级最高的Q7和第二高的Q6行列用于存储时间 敏感流,而且只要 这两个行列需求 入队和出队的时间 门控机制。因为 分别 的时间 敏感流数据能够 具有分别 的发送周期(例如第一个流的周期时125us,第二个流的周期是250us),是以 入队控制需求 分别 的门控逻辑。
      二是Q5,Q4和Q3生涯 预定 带宽的非时间 敏感流量,其中Q5和Q4划分生涯 延时受限的音频和视频流,是以 调治优先级比Q3要高。关于 这些流量,在入队控制时需求 增添 流量丈量逻辑,阻止 因为 来自多个输入 端口的多个单流会聚 后的流量凌驾输入 接口预定 的流量,同时在出队需求 增添 整型逻辑,减小流量的突发。
      三是收支 三个低优先级行列Q2,Q0和Q1的流量没有任何控制。虽然,内行 列将满时,行列管理 逻辑会凭证 一定的算法选择分组扬弃 。因为 优先级低,这几个行列的流量也不会浸染 时间 敏感流量和预定 带宽的流量。
      四是输入 调治可接纳相对 优先级调治。因为 对高优先级行列接纳了输入 时间 门控和输入 整型机制,是以 不会因为 异常抵达 的高优先级流量“饿死”低优先级的流量。
   (2)接口的设置 管理       CQF交流的输入 接口是可管理 的,即用户可以对优先级分类、入队门控,出队门控、入队丈量和输入 整型逻辑举行 设置 管理 。
      触及 的主要 数据结构 征求 入队/出队门控列表,流量丈量和整型的令牌桶参数,行列管理 参数等。五月天app官网无限观看将在后续文章中对CQF输入 接口的设置 管理 笼统 举行 进一步先容 。