[發明專利]可靠地交換同步訊息的方法和交換單元

有效

• 申請號: 201380030497.5
• 申請日: 2013-04-09
• 公開（公告）號: CN104412528B
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·波萊德納
• 申請（專利權）人: FTS電腦技術有限公司
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04J3/06;H04L12/40;H04L1/22;G06F11/16
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙)31218
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發明涉及在由若干個節點計算機組成的分布式計算機系統中可靠地交換同步訊息的方法，其中支援符合IEEE標準1588的透傳時鐘(transparent clock)的管理。

本發明也涉及用于執行這樣的方法的裝置。

本發明處于計算機技術的技術領域內。本發明描述用于可靠地分布主時鐘所產生的同步訊息的創新方法，所述訊息符合時間觸發以太網的SAE標準AS6802及IEEE標準1588，以致物理全局時基可以基于以太網在實時系統中被建立。

背景技術

在分布式實時系統中，若干部計算機控制物理處理過程，在這其中當所有計算機擁有共同的全局時基，會是有利的[8]。這樣的全局時基可通過接收定期的同步訊息建立，訊息由容錯的主時鐘發送。同步訊息在其數據欄位中包含主時鐘的發訊的時刻。在同步訊息的接收方，一定要精確地確定同步訊息抵達接收方前在通訊系統中延遲了的時間，以致延遲所致的在接收器的時間誤差可以被修正。在時間觸發以太網的SAE標準AS6802和IEEE標準1588中[10]，在以太網訊息的數據欄位里提供了用作此目的的欄位(時間間隔修正欄位(time-interval correction field)—TIC欄位)，其需被用于透傳時鐘的兼容的交換單元修改，以確定訊息在交換單元內的延遲時期的總和。

當在修改同步訊息的TIC欄位期間發生錯誤時，交換單元就因此或會輸出錯誤的同步訊息。

發明內容

本發明的目的就是在由若干個節點計算機組成的分布式計算機系統內提供可靠的同步訊息的交換，其中支援符合IEEE標準1588的透傳時鐘的管理。

這目的由簡介所提及的方法達成，這是在于根據本發明，交換單元由四個分開的故障包容單元(FCU)組成，具體地為輸入系統EIN、兩個獨立的交換系統VER1和VER2以及輸出系統AUS，而其中從發訊的節點計算機抵達EIN的訊息立即以沒修改的形式從EIN直接轉發到兩個獨立的交換系統VER1和VER2，而其中VER1為該訊息的抵達事件提供時間戳、分析訊息并把所述訊息交換至與訊息的地址欄位關聯的輸出端口，而其中VER1將訊息開啟并修改訊息中的TIC欄位以在VER1中確定訊息的延遲時期()，而其中VER1通過重新計算被修改后的訊息的CRC欄位把訊息再封閉，并把封閉的訊息轉發給AUS，而其中VER2為該訊息的抵達事件提供時間戳、分析訊息并把所述訊息交換至與訊息的地址欄位關聯的輸出端口，而其中VER2將訊息開啟并修改訊息中的TIC欄位以在VER2中確定訊息的延遲時期，而其中VER2通過重新計算被修改后的訊息的CRC欄位把訊息再封閉，并把封閉的訊息轉發給AUS，而其中AUS檢查從VER1傳來的訊息的內容是否和從VER2傳來的訊息的內容相配，而其中AUS檢查從VER1傳來的訊息的接收時刻和從VER2傳來的訊息的接收時刻之間的間隔是否小于先驗確定的、以下被稱為間隔_1的第一間隔，以及儲存于兩個TIC欄位中的延遲值之間的差異的絕對值是否少于先驗已知的、以下被稱為間隔_2的第二間隔，而其中，在其中一個這些檢查的結果為否的情況下，AUS把通過該被地址指定的輸出端口送出的訊息的發送中斷，或把送出的訊息更改，以致每個訊息接收方皆把收到的訊息識別為錯誤的。

本發明公開了建立以太網同步訊息的交換單元，以使能夠認出在交換過程期間發生的同步訊息錯誤的方法。這樣的可靠交換單元要么輸出正確的訊息，否則會不輸出任何訊息，或會輸出可被識別為錯誤的訊息。這樣的可靠交換單元被稱為是故障沉默的。當使用兩個并行工作的故障沉默的交換單元時，不但可認出錯誤，還可包容錯誤。

以下將更仔細地解釋在本文中所用的術語。以太網訊息包含一標頭、一數據欄位和一冗余的CRC欄位。在一正確的封閉的訊息中，該CRC欄位和訊息的內容相符。當不存在相符的CRC欄位時，訊息為開啟的。因此，當要修改訊息的數據欄位時，必要先開啟該訊息。當開啟訊息時，檢查封閉的訊息的內容是否和CRC欄位相符。當兩者不相符，則丟棄該訊息。對開啟的訊息的數據欄位進行修改之后，必須再把訊息封閉，即是說把訊息再傳輸前需要計算新的相符的CRC欄位。當修改開啟的訊息時，在修改期間發生的瞬時性故障(例如因自然宇宙輻射產生的單粒子翻轉(single event upset))可引發訊息中的錯誤，其在封閉訊息后仍然存在。

在計算機可靠性的領域中，“錯誤隔離單元”(fault-containment unit,FCU)這術語擁有核心的重要性[8,第136頁]。FCU被了解為封裝的子系統，其中錯誤源頭引發的直接效果被局限在這子系統內。