一种时间敏感网络调度数据生成的方法和装置与流程

本发明涉及以太网通信领域，特别是涉及一种时间敏感网络调度数据生成的方法和装置。

背景技术：

1、时间敏感网络(time sensitive network，简写为tsn)是以以太网为基础的用于对时间敏感的业务提供高可靠性、低延时和高带宽服务的网络，能够实现时间敏感数据和普通数据在一个网络中传输而无需担心数据的碰撞。tsn网络的一系列标准中，ieee802.1qbv-2015(bridges and bridged networks amendment 25:enhancements forscheduled traffic，增强型流量调度)通过定义明确的定时排空传输队列来减少分组延迟。802.1qbv引入了时间感知整形器(time aware shaper，简写为tas)，针对出口端口的队列定义了具有“开”、“关”两个状态的传输门，当传输门处于打开状态并在下一个传输门关闭之前能发送完整帧，则可以传输帧；否则阻止传输。传输门的状态可随着时间的推移从打开变为关闭和从关闭变为打开，从而形成时间窗口。tas预定的配置数据门控列表(gatecontrol list，简写为gcl)则记录每个窗口对每个队列数据帧的分配、窗口的大小等信息，可在每个节点的每个端口上配置。

2、802.1qbv标准给出了调度的原理和方法，并未提及时间窗口、gcl等配置数据的生成方法。现有技术中，参考专利cn201811170304.7，gcl配置数据的生成方式为：将门电路随着时间从打开变为关闭和从关闭变为打开抽象成窗口，通过窗口约束、队列分配约束、串流实例约束、有序窗口约束、帧-窗口分配约束、窗口大小约束、串流约束、串流隔离约束，采用阵列的一阶理论对排程问题进行约束公式化和编码，进而将排程问题交由类似可满足性模理论(satisfiability modulo theroies，简写为smt)解算器的通用工具解算，从而形成相应的配置数据。对于基于802.1qbv调度的网络设备来说，还存在着优化空间。

3、鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决目前802.1qbv调度效率较低的现象，是本技术领域待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明解决了目前802.1qbv调度效率较低的问题。

2、本发明实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种时间敏感网络调度数据生成的方法，具体为：确定数据流的信息，根据数据流的信息建立无等待的作业车间调度模型；计算数据流的关联度，将数据流根据关联度分类为能够并行处理的数据流集合；对每个数据流集合，根据作业车间调度模型确定初始排列和初始调度解，确定能使初始排列具有更优调度解的移动集合，并确定移动集合中的可并行插入移动集合；将可并行插入移动集合作为新的邻域进行并行求解，迭代求出满足结束条件的最优调度解，基于最优调度解确定当前数据流集合的调度数据。

4、优选的，所述根据数据流的信息建立无等待的作业车间调度模型，具体包括：获取每个数据流的传输路径经过的交换机端口，以数据流转发经过的交换机的出端口为一个机器，以每个数据流作为一个工件，以数据流在交换机出端口的转发动作为一个操作，建立无等待的作业车间调度模型。

5、优选的，所述计算数据流的关联度，将数据流根据关联度分类为能够并行处理的数据流集合，具体包括：根据每条数据流的转发路径，获取每条数据流需要使用的所有交换机出端口，当两条数据流使用的任一交换机出端口相同时，将两条数据流划分在同一个数据流集合中。

6、优选的，所述计算数据流的关联度，将数据流根据关联度分类为能够并行处理的数据流集合还包括：当多个数据流使用的所有交换机出端口都相同时，将相应的数据流划分为其所在的数据流集合的一个连续子集。

7、优选的，所述根据作业车间调度模型确定初始排列和初始调度解，具体包括：将第一个数据流开始转发的时间为作为起始时间，在不产生冲突的情况下，以每个数据流能够开始转发的最早时间对数据流进行排列，作为初始排列；将随机生成的调度解作为初始调度解。

8、优选的，所述确定移动集合中的可并行插入移动集合，具体包括：逐个取出移动集合中的移动，若当前取出的移动与可并行插入移动集合现有的每个移动之间都至少间隔一个数据流，将该移动加入可并行插入移动集合中。

9、优选的，对于任一个当前取出的移动和一个现有移动，所述当前取出的移动与可并行插入移动集合现有的每个移动之间都至少间隔一个数据流，具体包括：

10、max(x1，y1)+1＜min(x2，y2)或max(x2，y2)+1＜min(x1，y1)；

11、或，min(x1，y1)+1＜min(x2，y2)∧max(x2，y2)+1＜max(x1，y1)，或min(x2，y2)+1＜min(x1，y1)∧max(x1，y1)+1＜max(x2，y2)；

12、或，min(x1，y1)+1＜min(x2，y2)∧min(x2，y2)+1＜max(x1，y1)∧

13、max(x1，y1)+1＜max(x2，y2)，或min(x2，y2)+1＜min(x1，y1)∧min(x1，y1)+1＜max(x2，y2)∧max(x2，y2)+1＜max(x1，y1)；

14、其中，当前取出的移动为(x1，y1)，现有移动为(x2，y2)。

15、优选的，所述将可并行插入移动集合作为新的邻域进行并行求解，具体包括：当可并行插入移动集合中的元素个数大于1时，将基于初始排列的邻域结构按照可并行插入移动集合中的元素进行并行插入移动；当可并行插入移动集合中的元素个数等于1时，将基于初始排列的邻域结构按照可并行插入移动集合中的元素进行单一插入移动。

16、优选的，所述将可并行插入移动集合作为新的邻域进行并行求解，还包括：当数据流集合中存在所有交换机出端口都相同的连续子集时，将每个连续子集作为一个整体进行并行插入移动。

17、另一方面，本发明提供了一种时间敏感网络调度数据生成的装置，具体为：包括至少一个处理器和存储器，至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，存储器存储能被至少一个处理器执行的指令，指令在被处理器执行后，用于完成第一方面中的时间敏感网络调度数据生成的方法。

18、与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：将802.1qbv的调度周期建模为作业车间调度模型，结合数据流在网络中传输的特点，将数据流进行关联度分析，依此关联度确定数据流能否并行进行计算以及邻域移动的连续工件数目以实现模型求解过程的优化，并据此迭代求出最优调度解以指导数据流的调度，以便更快地搜索出邻域的更优解，实现了802.1qbv调度效率的优化。

技术特征：

1.一种时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，具体包括：

2.根据权利要求1所述的时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，所述根据数据流的信息建立无等待的作业车间调度模型，具体包括：

3.根据权利要求1所述的时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，所述计算数据流的关联度，将数据流根据关联度分类为能够并行处理的数据流集合，具体包括：

4.根据权利要求1所述的时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，所述计算数据流的关联度，将数据流根据关联度分类为能够并行处理的数据流集合还包括：

5.根据权利要求1所述的时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，所述根据作业车间调度模型确定初始排列和初始调度解，具体包括：

6.根据权利要求1所述的时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，所述确定移动集合中的可并行插入移动集合，具体包括：

7.根据权利要求6所述的时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，对于任一个当前取出的移动和一个现有移动，所述当前取出的移动与可并行插入移动集合现有的每个移动之间都至少间隔一个数据流，具体包括：

8.根据权利要求1所述的时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，所述将可并行插入移动集合作为新的邻域进行并行求解，具体包括：

9.根据权利要求1所述的时间敏感网络调度数据生成的方法，其特征在于，所述将可并行插入移动集合作为新的邻域进行并行求解，还包括：

10.一种时间敏感网络调度数据生成的装置，其特征在于，具体的：

技术总结
本发明涉及以太网通信领域，特别是涉及一种时间敏感网络调度数据生成的方法和装置。主要包括：确定数据流的信息，根据数据流的信息建立无等待的作业车间调度模型；计算数据流的关联度，将数据流根据关联度分类为能够并行处理的数据流集合；对每个数据流集合，根据作业车间调度模型确定初始排列和初始调度解，确定能使初始排列具有更优调度解的移动集合，并确定移动集合中的可并行插入移动集合；将可并行插入移动集合作为新的邻域进行并行求解，迭代求出满足结束条件的最优调度解，基于最优调度解确定当前数据流集合的调度数据。本发明可以更快地搜索出邻域的更优解，实现了802.1Qbv调度效率的优化。

技术研发人员：曾颜
受保护的技术使用者：武汉烽火技术服务有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15