CN112214337A - Ttfc网络发送缓存设计方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种TTFC网络发送缓存设计方法、计算机设备及存储介质,将消息发送缓存分成三类,分别为TT消息发送队列、RC消息发送队列和BE消息发送队列;其中TT和RC消息发送队列采用固定缓存大小方式,为每个ID分配了唯一的缓存,通过寄存器通知逻辑缓存ID、缓存起始位置、大小和发送周期;BE消息队列采用动态自适应分配缓存方式,根据应用消息的具体大小来分配缓存大小。采用本发明的TTFC网络发送缓存设计方法后,TTFC发送结点能满足协议的要求。

Description

TTFC网络发送缓存设计方法、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信消息调度技术领域,尤其涉及一种TTFC网络发送缓存设计方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
光纤通道(FC)由于高带宽、低时延和抗电磁干扰性等特点成为了新一代航空电子总线的首先。然而,常规的FC网络是基于事件触发方式运行。随着网络的负载增加,事件触发的FC网络容易出现网络竞争而导致数据包丢失。因此,基于时间触发(TT)的FC网络获得了关注。
一般而言,在TT-FC网络中存在三种类型的数据帧,按照优先级分别为TT(Time-Triggered,时间触发),RC(Rate-Constrained,速率受限),BE(Best-Effort,尽力而为/尽力传输)数据帧。其中TT数据帧一般具有确定的较高的安全等级,消息产生后需要在一定时间内确保得到服务响应。RC数据帧,具有相对稳定的网络传输时间间隔,对网络传输时间延迟的要求低于TT业务数据;BE数据帧,不具备严格的数据传输延迟要求,获取服务时可被TT、RC业务抢占。
在传统的FC网络节点卡中,一般采用多优先级队列的发送缓存方式。然后在TT-FC网络中,每个节点卡包括多条TT业务,与此同时,TT业务的发送周期也不一致。因此,需要重新设计TT-FC网络节点发送缓存。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出一种TTFC网络发送缓存设计方法、计算机设备及存储介质,提出了多分类发送队列的缓存设计方式,根据每种应用消息的特点,设计了不同的发送队列,具体的:
本发明的一种TTFC网络发送缓存设计方法,将消息发送缓存分成三类,分别为TT消息发送队列、RC消息发送队列和BE消息发送队列;其中TT和RC消息发送队列采用固定缓存大小方式,为每个ID分配了唯一的缓存,通过寄存器通知逻辑缓存ID、缓存起始位置、大小和发送周期;BE消息队列采用动态自适应分配缓存方式,根据应用消息的具体大小来分配缓存大小。
进一步的,缓存队列的设计如下:
TT消息发送队列包括M个发送缓存块,M等于TT-FC节点发送的TT消息的条数,每个缓存块用于缓存不同消息ID的TT消息;
TT消息发送队列包括N个发送缓存块,N等于TT-FC节点发送的RC消息的条数,每个缓存块用于缓存不同消息ID的RC消息;
BE消息发送队列包括X个虚拟缓存块,X与实际应用消息的内容相关,每个虚拟缓存块主要由数据头和数据内容部分组成,数据头包括了此虚拟缓存块的长度,数据内容用于存放应用数据;BE消息发送队列通过读写指针来进行内存管理。
进一步的,TT消息发送队列初始化时,首先通过读取配置表,获得当前节点需要发送的TT消息ID和条数;然后申请缓存块,个数与TT消息条数相等,即为每个TT消息分配一个固定缓存;缓存申请成功后,通过写寄存器通知逻辑每个缓存块的ID号、缓存起始地址和缓存块大小。
进一步的,RC消息发送队列初始化时,首先通过读取配置表,获得当前节点需要发送的RC消息ID和条数;然后申请缓存块,个数与RC消息条数相等,即为每个RC消息分配一个固定缓存;缓存申请成功后,通过写寄存器通知逻辑每个缓存块的ID号、缓存起始地址和缓存块大小。
进一步的,BE消息发送队列初始化时,直接申请大片缓存块,缓存块读写指针复位。
进一步的,数据的入队和出队步骤如下:
应用程序调用API发送数据后,驱动模块判断消息的类型,TT消息、RC消息或者是BE消息;如果是TT消息,则获得消息ID,然后把数据拷贝到相应的缓存块;如果是RC消息,则也获得消息ID,然后把数据拷贝到相应的缓存块;如果是BE消息,首先判断缓存块大小,然后把消息拷贝到缓存中,再更新写指针。
进一步的,判断出消息的类型是BE消息后,判断缓存块大小的步骤如下:
判断当前剩余缓存是否能存放当前数据包,如果可以,则将消息拷贝到缓存中,否则返回失败;剩余缓存的计算方式为:如果写指针小于或者等于读指针,则剩余缓存大小为读指针减去写指针;如果写指针大于读指针,则剩余缓存大小为读指针加上BE消息缓存空间再减去写指针。
进一步的,判断完缓存块大小后,将消息拷贝到缓存中的步骤如下:
首先在数据头中填写当前缓存大小信息;然后判断当时写指针加上数据缓存块大小是否超过BE消息缓存块大小,如果没有超过则直接拷贝,否则分成两次拷贝;第一次拷贝数据大小为BE消息缓存块大小减去写指针位置,从写指针位置处开始进行拷贝,然后更新当前缓存结束位置为写指针位置;第二次拷贝数据为剩下的缓存块数据,从BE消息缓存块开始位置进行拷贝,然后更新当前缓存结束位置为写指针位置。
本发明的一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述TTFC网络发送缓存设计方法的步骤。
本发明的一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述TTFC网络发送缓存设计方法的步骤。
本发明的有益效果在于:
本发明通过设计三个消息发送队列,满足了TTFC网络中不同类型消息的发送要求。具体的,设计TT和RC消息为固定缓存大小方式,为每个ID分配了唯一的缓存,更适用于FPGA进行周期性发送,满足了高精确周期性发送的要求。设计BE消息队列采用动态自适应分配缓存方式,节约了内存空间。最终,满足TTFC网络节点发送消息的要求。
附图说明
图1TT-FC网络应用消息分类及层次模型;
图2本发明实施例的TT-FC多分类消息队列示意图;
图3本发明实施例的BE消息发送队列内存示意图;
图4本发明实施例的消息入队流程图;
图5本发明实施例的写指针小于读指针示意图;
图6本发明实施例的写指针大小读指针示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现说明本发明的具体实施方式。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明,即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在TT-FC网络中,网络层应用消息类型包括TT、RC和BE数据帧,如图1所示。其中TT和RC是周期性数据帧,不同ID的TT/RC消息可能具有不同的发送周期,应用消息长度范围为0~2048字节;BE是非周期性的,BE消息范围为0~16M字节。由于TT-FC网络应用消息的复杂性,因此需要设计特殊的发送缓存,满足TT-FC消息的发送要求。
本发明提出了一种TTFC网络发送缓存设计方法,提供了多分类发送队列的缓存设计方式,根据每种应用消息的特点,设计了不同的发送队列,如图2所示。图2中包括了三种消息队列,分别为TT消息发送队列、RC消息发送队列和BE消息发送队列,三种队列使用方式不一样。具体的,下面分别从缓存队列设计、缓存队列初始化、数据入队三个方面详细进行描述。
1、缓存队列设计:
TT消息发送队列:TT消息发送队列包括M个发送缓存块,编号为1到M,M等于TT-FC节点发送的TT消息的条数,每个缓存块用于缓存不同消息ID的TT消息,例如消息ID=1的消息存放在第1个缓存块,消息ID为2的消息存放在第2个缓存块,消息ID为3的消息存放在第3个缓存块等等。由于最长应用消息长度为2048字节,因此缓存块大小为申请为3K字节(按照1K字节对齐)。
RC消息发送队列:与TT消息发送队列类似,TT消息发送队列包括N个发送缓存块,编号为1到N,N等于TT-FC节点发送的RC消息的条数,每个缓存块用于缓存不同消息ID的RC消息,例如消息ID=1的消息存放在第1个缓存块,消息ID为2的消息存放在第2个缓存块,消息ID为3的消息存放在第3个缓存块等等。由于最长应用消息长度为2048字节,因此缓存块大小为申请为3K字节(按照1K字节对齐)。
BE消息发送队列:由于BE消息的长度范围为1-16M字节,如果按照固定缓存大小的方式进行分配,那么必须为每个缓存分配16M字节的空间,然而只有极少数的应用消息会出现16M字节大小的情况,因此会造成资源的浪费。为此,本发明为BE消息发送队列设计了动态循环缓存的方案,如图3所示,BE消息发送队列包括X个虚拟缓存块,X与实际应用消息的内容相关,每个虚拟缓存块主要由数据头和数据内容部分组成,数据头包括了此虚拟缓存块的长度,数据内容用于存放应用数据。BE消息发送队列通过读写指针来进行内存管理。
2、缓存队列初始化:
TT消息发送队列初始化:初始化时,首先通过读取配置表,获得当前节点需要发送的TT消息ID和条数;然后申请缓存块,缓存块大小为3K,个数与TT消息条数相等,即为每个TT消息分配一个固定缓存;缓存申请成功后,通过写寄存器通知逻辑每个缓存块的ID号、缓存起始地址和缓存块大小。
RC消息发送队列初始化初始化时,首先通过读取配置表,获得当前节点需要发送的RC消息ID和条数;然后申请缓存块,缓存块大小为3K,个数与RC消息条数相等,即为每个RC消息分配一个固定缓存;缓存申请成功后,通过写寄存器通知逻辑每个缓存块的ID号、缓存起始地址和缓存块大小。
BE消息发送队列初始化:直接申请大片缓存块(例如32M字节),缓存块读写指针复位。
3、数据的入队和出队:
数据入队流程如图4所示,应用程序调用API发送数据后,驱动模块判断消息的类型,TT消息、RC消息或者是BE消息;如果是TT消息,则获得消息ID,然后把数据拷贝到相应的缓存块;如果是RC消息,则也获得消息ID,然后把数据拷贝到相应的缓存块;如果是BE消息,首先判断缓存块大小,然后把消息拷贝到缓存中,再更新写指针。
在本发明的一个优选实施例中,由于BE消息处理比较复杂,因此进一步进行说明:
判断缓存块大小的方法为:判断当前剩余缓存是否能存放当前数据包,如果可以,则将消息拷贝到缓存中,否则返回失败;剩余缓存的计算方式为:如果写指针小于或者等于读指针,则剩余缓存大小为读指针减去写指针,如图5所示;如果写指针大于读指针,则剩余缓存大小为读指针加上BE消息缓存空间再减去写指针,如图6所示。
将消息拷贝到缓存中的步骤为:首先在数据头中填写当前缓存大小信息;然后判断当时写指针加上数据缓存块大小是否超过BE消息缓存块大小,如果没有超过则直接拷贝,否则分成两次拷贝;第一次拷贝数据大小为BE消息缓存块大小减去写指针位置,从写指针位置处开始进行拷贝,然后更新当前缓存结束位置为写指针位置;第二次拷贝数据为剩下的缓存块数据,从BE缓存数据块开始位置进行拷贝,然后更新当前缓存结束位置为写指针位置。
此外,本发明提出了一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述TTFC网络发送缓存设计方法的步骤。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述TTFC网络发送缓存设计方法的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种TTFC网络发送缓存设计方法,其特征在于,将消息发送缓存分成三类,分别为TT消息发送队列、RC消息发送队列和BE消息发送队列;其中TT和RC消息发送队列采用固定缓存大小方式,为每个ID分配了唯一的缓存,通过寄存器通知逻辑缓存ID、缓存起始位置、大小和发送周期;BE消息队列采用动态自适应分配缓存方式,根据应用消息的具体大小来分配缓存大小。
2.根据权利要求1所述的一种TTFC网络发送缓存设计方法,其特征在于:
TT消息发送队列包括M个发送缓存块,M等于TT-FC节点发送的TT消息的条数,每个缓存块用于缓存不同消息ID的TT消息;
TT消息发送队列包括N个发送缓存块,N等于TT-FC节点发送的RC消息的条数,每个缓存块用于缓存不同消息ID的RC消息;
BE消息发送队列包括X个虚拟缓存块,X与实际应用消息的内容相关,每个虚拟缓存块主要由数据头和数据内容部分组成,数据头包括了此虚拟缓存块的长度,数据内容用于存放应用数据;BE消息发送队列通过读写指针来进行内存管理。
3.根据权利要求2所述的一种TTFC网络发送缓存设计方法,其特征在于,TT消息发送队列初始化时,首先通过读取配置表,获得当前节点需要发送的TT消息ID和条数;然后申请缓存块,个数与TT消息条数相等,即为每个TT消息分配一个固定缓存;缓存申请成功后,通过写寄存器通知逻辑每个缓存块的ID号、缓存起始地址和缓存块大小。
4.根据权利要求2所述的一种TTFC网络发送缓存设计方法,其特征在于,RC消息发送队列初始化时,首先通过读取配置表,获得当前节点需要发送的RC消息ID和条数;然后申请缓存块,个数与RC消息条数相等,即为每个RC消息分配一个固定缓存;缓存申请成功后,通过写寄存器通知逻辑每个缓存块的ID号、缓存起始地址和缓存块大小。
5.根据权利要求2所述的一种TTFC网络发送缓存设计方法,其特征在于,BE消息发送队列初始化时,直接申请大片缓存块,缓存块读写指针复位。
6.根据权利要求2所述的一种TTFC网络发送缓存设计方法,其特征在于,数据的入队和出队步骤如下:
应用程序调用API发送数据后,驱动模块判断消息的类型,TT消息、RC消息或者是BE消息;如果是TT消息,则获得消息ID,然后把数据拷贝到相应的缓存块;如果是RC消息,则也获得消息ID,然后把数据拷贝到相应的缓存块;如果是BE消息,首先判断缓存块大小,然后把消息拷贝到缓存中,再更新写指针。
7.根据权利要求6所述的一种TTFC网络发送缓存设计方法,其特征在于,判断出消息的类型是BE消息后,判断缓存块大小的步骤如下:
判断当前剩余缓存是否能存放当前数据包,如果可以,则将消息拷贝到缓存中,否则返回失败;剩余缓存的计算方式为:如果写指针小于或者等于读指针,则剩余缓存大小为读指针减去写指针;如果写指针大于读指针,则剩余缓存大小为读指针加上BE消息缓存空间再减去写指针。
8.根据权利要求7所述的一种TTFC网络发送缓存设计方法,其特征在于,判断完缓存块大小后,将消息拷贝到缓存中的步骤如下:
首先在数据头中填写当前缓存大小信息;然后判断当时写指针加上数据缓存块大小是否超过BE消息缓存块大小,如果没有超过则直接拷贝,否则分成两次拷贝;第一次拷贝数据大小为BE消息缓存块大小减去写指针位置,从写指针位置处开始进行拷贝,然后更新当前缓存结束位置为写指针位置;第二次拷贝数据为剩下的缓存块数据,从BE消息缓存块开始位置进行拷贝,然后更新当前缓存结束位置为写指针位置。
9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述的方法的步骤。
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