[發明專利]一種虛擬機的時鐘同步方法和云平臺

有效

• 申請號: 202110751641.0
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113489563B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 劉忻;林冬藝;黎思恒;劉木森
• 申請（專利權）人: 廣州市品高軟件股份有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04L69/22;H04L41/40
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

本發明公開了一種虛擬機的時鐘同步方法和云平臺。虛擬機的時鐘同步方法包括：節點服務器的PTP物理網卡收到PTP協議報文后，SDN控制器解析該PTP協議報文；所述SDN控制器根據所述PTP域和虛擬機的時鐘源服務器注冊信息，下發openflow流表規則，將該PTP協議報文轉發至與該PTP域對應的虛擬機的虛擬網卡；所述虛擬機的虛擬網卡模擬所述PTP協議報文以獲取時間戳，并將該時間戳同步至所述虛擬機的系統時間。本發明提供的虛擬機的時鐘同步方法和云平臺通過接受PTP協議報文，下發openflow流表規則將該PTP協議報文轉發至虛擬機以實現虛擬機的時間同步，由于采用PTP協議作為高精度時鐘同步的傳輸協議，授時精度可達亞微秒需求，無需額為增加外置硬件時統卡，減少硬件成本。

技術領域

本發明屬于云計算虛擬化技術領域，特別是涉及一種虛擬機的時鐘同步方法和云平臺。

背景技術

IEEE1588協議，又稱PTP(precise?time?protocol，精確時間協議)，可以達到亞微秒級別時間同步精度，在測量、控制系統、工業自動化、邊緣計算、工業仿真等領域應用廣泛，PTP最常用的方式是在數據鏈路層網絡中進行PTP協議報文廣播，減少網絡協議棧中網絡層、傳輸層的留駐時間，提高時間同步的精確度。相較于傳統基于NTP的方式，PTP網絡守時精度更高，NTP授時精度在毫秒級而PTP授時精度可達亞微秒級。此外在授時精度要求更高的場景下，有基于硬件時統卡的方式，但是時統卡的成本較高，并且在虛擬化場景下，無法滿足多虛擬機高精度授時要求。在云計算領域，尤其是邊緣云平臺作為多租戶的邊緣設備接入與統一管控載體，逐漸發展起來，PTP時鐘同步也需要往云服務化、多租戶化的方向發展。在虛擬化場景下，KVM下多虛擬機時間同步業界普遍采用的方式有以下兩種：

方法一：Pcie網卡KVM直通透傳

利用CPU的VT-D技術，將帶有PTP硬件驅動的物理網卡通過PCIE的方式直接透傳到KVM虛擬機，虛擬機通過PTP協議同步PTP時鐘源服務器的PTP協議報文獲取高精度時間。然而，該方法使用單臺物理服務器的虛擬化比例受限于物理服務器的網卡數量，嚴重影響云平臺的資源利用率。而且，物理網卡的成本較高導致虛擬機成本上升。進一步，由于PTP采用二層網絡廣播的方式，難以滿足多PTP時鐘源的場景，通過調整物理組網邏輯方式實現會帶來負責的維護問題，并且靈活性較差。

方法二：物理主機系統時間KVM同步

物理主機先通過硬件PTP對時獲取高精度時鐘，物理主機的操作系統通過kvm內核驅動模塊將系統時間同步到虛擬機的ptp_kvm驅動，ptp_kvm實現網卡ptp硬件驅動接口，最后多個虛擬機通過chronyd同步軟件和系統調用方式同步物理主機獲取高精度時鐘。然而，該方法由于虛擬機的時鐘同步依賴于物理服務器的操作系統，若物理服務器的操作系統被惡意修改，該節點所有的虛擬機時間錯誤，引起單點故障。而且，由于物理服務器的系統時間只能同步一個固定的時鐘源，如云平臺有多種PTP時鐘源服務，如北斗時鐘源服務、伽利略時鐘源服務，虛擬機無法選擇指定時鐘源服務，靈活性不足。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種虛擬機的時鐘同步方法和云平臺，無需額外增加外置硬件時間同步卡以減少硬件成本。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的：

依據本發明提出的一種虛擬機的時鐘同步方法，包括：

節點服務器的PTP物理網卡收到PTP協議報文后，SDN控制器解析該PTP協議報文以提取該PTP協議報文的PTP域；

所述SDN控制器根據所述PTP域和虛擬機的時鐘源服務器注冊信息，下發openflow流表規則，將該PTP協議報文轉發至與該PTP域對應的虛擬機的虛擬網卡；

所述虛擬機的虛擬網卡模擬所述PTP協議報文以獲取時間戳，并將該時間戳同步至所述虛擬機的系統時間。