CN112583513A - 云平台时钟授时方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种云平台时钟授时方法及系统，其中，该方法包括：根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，形成虚机时钟卡提供时钟业务；根据待授时的第一业务虚机的时钟服务端口标识，查找主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，得到第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议；依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡提供精准时钟业务。通过上述方案能提高为虚拟化业务提供时钟授时的灵活性，提高时钟卡的使用效率，降低云平台精准授时服务的成本。

Description

云平台时钟授时方法及系统

技术领域

本发明涉及云技术领域，尤其涉及一种云平台时钟授时方法及系统。

背景技术

虚拟化技术通常是通过虚拟化时钟方式为虚机内的业务提供时钟服务。虚拟化时钟经常会出现时钟漂移，并且随着业务运行时间的变长，时钟漂移得越厉害。基于虚拟化技术实现的云平台，大多是基于网络时钟协议(NTP)做时钟同步，授时精度在毫秒级别。而很多业务，如高速铁路控制、地震预警、智能发电控制、工业测量等，需要使用高精度的时钟设备，以提供精准的控制能力和测量结果。这些业务对高精准时钟的需求为将其迁移到云上带来很大困难，致使其无法利用到云平台所赋能的高资源利用率、地域无关性、服务高可用、可弹性伸缩等能力。所以，这些业务大多没有做虚拟化，智能运行在线下，存在资源独占、协作性差、不具备快速扩容能力的缺点。

目前已有的将高精度时钟引入到虚机的方案，是基于特定的虚拟化技术(如KVM)，通过专用系统调用，尝试将高精度的时钟引入到虚机中，为虚拟化业务提供精准授时服务。但是，这些方案要么受虚拟化技术的限制较大，致使只能适用特定平台，要么每台服务器都需要使用专门的时钟设备，存在共享性不好的缺点，而且云平台稍微大一些，成本就会很高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种云平台时钟授时方法及系统，以提高为虚拟化业务提供时钟授时的灵活性，降低云平台精准授时服务的成本。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案实现：

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种云平台时钟授时方法，包括：

根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并通过形成的虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；

根据待授时的第一业务虚机的时钟服务端口标识，查找主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，得到第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议；

依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

在一些实施例中，根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：在所述时钟源为外置时钟源的情况下，将主控虚机所在主控节点的时钟作为透明时钟，将时钟源的时钟和主控虚机的时钟作为边界时钟，根据时钟源的精准时钟和主控虚机所在主控节点的时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；或者，在所述时钟源为内置时钟板卡的情况下，将时钟源的时钟和主控虚机的时钟作为边界时钟，根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

在一些实施例中，在所述时钟源为外置时钟源的情况下，将主控虚机所在主控节点的时钟作为透明时钟，将时钟源的时钟和主控虚机的时钟作为边界时钟，根据时钟源的精准时钟和主控虚机所在主控节点的时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服，包括：利用透明时钟计算主控虚机所在业务节点的驻留和时延，以校准主控虚机的时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

在一些实施例中，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：将主控虚机的时钟和第一业务虚机的时钟作为边界时钟，将第一业务虚机所在业务节点的时钟作为透明时钟，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟和第一业务虚机所在业务节点的时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

在一些实施例中，将主控虚机的时钟和第一业务虚机的时钟作为边界时钟，将第一业务虚机所在业务节点的时钟作为透明时钟，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟和第一业务虚机所在业务节点的时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：利用透明时钟计算第一业务虚机所在业务节点的驻留和时延，以校准第一业务虚机的时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

在一些实施例中，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：在第一业务虚机基于非虚机实现的情况下，依据第一业务虚机所在业务节点和主控虚机之间的第三时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机所在业务节点的时钟，得到校准后的第一业务虚机所在业务节点时钟，作为主控虚机的代理时钟；其中，所述非虚机包括裸金属服务器；依据第一业务虚机所在业务节点和第一业务虚机之间的第四时钟授时协议，根据主控虚机的代理时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；其中，第一时钟授时协议包括第三时钟授时协议和第四时钟授时协议。

在一些实施例中，所述的云平台时钟授时方法，还包括：在所述主控虚机不可用的情况下，根据灾备时钟源的精准时钟校准灾备主控虚机的时钟，得到校准后的灾备主控虚机时钟，形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；根据待授时的第一业务虚机的时钟服务端口标识，查找主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，得到第一业务虚机和灾备主控虚机之间的时钟授时协议；依据第一业务虚机和灾备主控虚机之间的时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的灾备主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

在一些实施例中，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟频率和时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；

依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟频率，包括：主控虚机依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟周期发送同步消息，其中，同步消息包括主控虚机的当前时钟的第一时间戳；第一业务虚机接收同步消息，并记录接收同步消息的第二时间戳；计算不同两个同步消息的第一时间戳的第一时间间隔和相应不同两个同步消息的第二时间戳的第二时间间隔；通过比较第一时间间隔和第二时间间隔，调整第一业务虚机的时钟频率以使其与主控虚机的时钟频率保持一致；或者，包括：依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟，发送同步消息和追踪消息至第一业务虚机，以校准第一业务虚机的时钟频率；

依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟时间，包括：依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，主控虚机在第一时刻发送消息报文，所述消息报文包括基于主控虚机的当前时钟的第一时刻的时间戳；第一业务虚机在第二时刻接收到所述消息报文，并记录基于第一业务虚机的当前时钟的第二时刻的时间戳，以及从所述消息报文中提取所述第一时刻的时间戳；第一业务虚机在第三时刻发送延时请求报文至主控虚机，所述延时请求报文包括基于第一业务虚机的当前时钟的第三时刻的时间戳；主控虚机在第四时刻接收所述延时请求报文，并通过延时请求报文将基于主控虚机的当前时钟的第四时刻的时间戳发送至第一业务虚机；根据所述第一时刻的时间戳、所述第二时刻的时间戳、所述第三时刻的时间戳及所述第四时刻的时间戳计算平均时延；利用所述平均时延校准第一业务虚机的时钟时间，以使其与业务主机的当前时钟的时间同步；或者，包括：依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟发送消息报文、延时请求报文及追踪消息至第一业务虚机，以校准第一业务虚机的时钟时间。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种云平台时钟授时系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例所述方法的步骤。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述方法的步骤。

本发明实施例的云平台时钟授时方法、云平台时钟授时系统及计算机可读存储介质，通过根据控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系得到相应时钟授时协议，并依据该时钟授时协议对相应业务虚机进行时钟校准，从而不同主控虚机和业务虚机之间可以采用不同的时钟授权协议，为虚拟化业务提供授时更灵活，受限制小。由于时钟源直接矫正的是主控虚机，而主控虚机数量较少，而业务虚机的数量较多，所以在云平台规模增大，及业务虚机增多的情况，成本不会明显增加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明一实施例的云平台时钟授时方法的流程示意图；

图2是本发明一具体实施例的云平台时钟授时系统的拓扑结构示意图；

图3是本发明一实施例中单步方式进行业务虚机频率同步的交互示意图；

图4是本发明一实施例中多步方式进行业务虚机频率同步的交互示意图；

图5是本发明一实施例中单步方式进行业务虚机时间同步的交互示意图。

图6是本发明一实施例中多步方式进行业务虚机时间同步的交互示意图

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

需要预先说明的是，下述实施例或示例的描述或其中所提及的特征可以以相同或类似的方式，与其他实施例或示例中的特征组合，或替换其他实施例或示例中的特征，以形成可能的实施方式。另外，本文所使用的术语“包括/包含”是指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除还存在一个或多个其他特征、要素、步骤或组件。

针对现有的为虚拟化业务提供精准授时的方案限制较大、共享性不好、随云平台规模增大而成本剧增的问题，本发明提供了一种云平台时钟授时方法，已解决该些问题。

图1是本发明一实施例的云平台时钟授时方法的流程示意图。如图1所示，该实施例的云平台时钟授时方法可包括步骤S110～步骤S130。

需要预先说明的是，时钟源是可以提供精准时钟的设备。主控节点、业务节点等节点可指服务器，可称为宿主机。在不联网状态下，主控节点、主控虚机、业务节点、业务虚机等均可以有自己的时钟，称为本地时钟。

下面将对步骤S110至步骤S130的具体实施方式进行详细说明。

步骤S110：根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务。

该步骤S110中，根据时钟源的精准时钟，可以通过频率同步和时间同步，校准主控虚机的时钟频率和时钟同步。该时钟源可以是外置时钟源或内置时钟板卡，例如，可以为共享GPS或者北斗卫星。

在一些实施例中，上述步骤S110，即，根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务，具体可包括步骤：S111，在所述时钟源为外置时钟源的情况下，将主控虚机所在主控节点的时钟作为透明时钟，将时钟源的时钟和主控虚机的时钟作为边界时钟，根据时钟源的精准时钟和主控虚机所在主控节点的时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务。

该步骤S111中，利用边界时钟和透明时钟可以进行时钟校准的计算。透明时钟可以参与校准时钟的计算，但可以不用来校准主控虚机所在主控节点的本地时钟。在其他实施例中，还可以对主控虚机所在主控节点的本地时钟进行校准。

其中，上述步骤S111可包括步骤：利用透明时钟计算主控虚机所在业务节点的驻留和时延，以校准主控虚机的时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务。其中，透明时钟的时间可等同于主控虚机所在主控节点的时钟。该实施例中，可以利用现有方法计算业务节点的的驻留和延迟。

在另一些实施例中，上述步骤S110，即，根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务，具体可包括步骤：S112，在所述时钟源为内置时钟板卡的情况下，将时钟源的时钟和主控虚机的时钟作为边界时钟，根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务。该实施例中，内置时钟板卡可以直接插接在节点的物理服务器上，为虚机提供精准时钟，所以可以省去透明时钟的环节。

步骤S120：根据待授时的第一业务虚机的时钟服务端口标识，查找主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，得到第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议。

该步骤S120中，一个主控虚机和一个业务虚机之间的时钟授时协议可以是各种为虚拟化业务提供授时的时钟授时协议。针对一个云平台系统，可以预先建立主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，在主控虚机一端，可以根据主控虚机的时钟服务端口标识(如端口号)和待授时的业务虚机的时钟服务端口标识(如端口号)查找该对应关系，从而主控虚机可以基于查找到的时钟授时协议向业务虚机发送同步消息、时间报文等，而业务虚机可以基于该时钟授时协议向业务主机返回消息、报文等。如此一来，业务虚机和不同的业务虚机之间可以采用各自的时钟授时协议进行时钟授时、校准等，从而主控虚机可以利用不同的时钟授时协议对不同的业务虚机进行时钟授时、校准等。

步骤S130：依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡以提供时钟服务。

该步骤S130，该专用时钟网络可以是指独立于云平台系统其它网络(如管理网络、业务网络等)之外的网络，专门用于时钟授时。通过专用网络为业务虚机进行授时，不受其他信息传输的干扰，所以在时钟授时过程中，来回传输路径可以对称。所以，可以选择从主控虚机到业务虚机的延时或业务虚机到主控虚机的延时作为路径的平均延时。

进一步的实施例中，图1所示云平台时钟授时方法，还可包括步骤：根据待授时的第二业务虚机的时钟服务端口标识，查找主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，得到第二业务虚机和主控虚机之间的第二时钟授时协议，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务；依据第二业务虚机和主控虚机之间的第二时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第二业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务；其中，所述第一时钟授时协议和所述第二时钟授时协议相同或不同。

具体实施时，上述步骤S130，具体可包括步骤：S133，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟频率和时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。该实施例中，通过进行时钟频率和时钟时间的校准，能够使得时钟校准更准确。

在一些具体实施例中，可以通过单步消息进行时钟频率校准或同步。例如，上述步骤S133中，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟频率，具体可包括步骤：S1331，主控虚机依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟周期发送同步消息，其中，同步消息包括主控虚机的当前时钟的第一时间戳；S1332，第一业务虚机接收同步消息，并记录接收同步消息的第二时间戳；S1333，计算不同两个同步消息的第一时间戳的第一时间间隔和相应不同两个同步消息的第二时间戳的第二时间间隔；S1334，通过比较第一时间间隔和第二时间间隔，调整第一业务虚机的时钟频率以使其与主控虚机的时钟频率保持一致。其中，该同步消息可以是指SYNC消息。

在另一些具体实施例中，可以通过多步消息进行时钟频率校准或同步。例如，上述步骤S133中，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟频率，具体可包括步骤：S1335，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟，发送同步消息和追踪消息至第一业务虚机，以校准第一业务虚机的时钟频率。其中，该同步消息可以是指SYNC消息，该追踪消息可以是指Follow-up消息。

另一些具体实施例中，可以通过单步消息进行时钟时间校准或同步。例如，上述步骤S133中，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟时间，具体可包括步骤：S1341，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，主控虚机在第一时刻发送消息报文，所述消息报文包括基于主控虚机的当前时钟的第一时刻的时间戳；S1351，第一业务虚机在第二时刻接收到所述消息报文，并记录基于第一业务虚机的当前时钟的第二时刻的时间戳，以及从所述消息报文中提取所述第一时刻的时间戳；S1361，第一业务虚机在第三时刻发送延时请求报文至主控虚机，所述延时请求报文包括基于第一业务虚机的当前时钟的第三时刻的时间戳；S1371，主控虚机在第四时刻接收所述延时请求报文，并通过延时请求报文将基于主控虚机的当前时钟的第四时刻的时间戳发送至第一业务虚机；S1381，根据所述第一时刻的时间戳、所述第二时刻的时间戳、所述第三时刻的时间戳及所述第四时刻的时间戳计算平均时延；S1391，利用所述平均时延校准第一业务虚机的时钟时间，以使其与业务主机的当前时钟的时间同步。

再一些具体实施例中，可以通过多步消息进行时钟时间校准或同步。例如，上述步骤S133中，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟时间，具体可包括步骤：S13101，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟发送消息报文、延时请求报文及追踪消息至第一业务虚机，以校准第一业务虚机的时钟时间。

在一些实施例中，上述步骤S130，即，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，具体可包括步骤：S131，将主控虚机的时钟和第一业务虚机的时钟作为边界时钟，将第一业务虚机所在业务节点的时钟作为透明时钟，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟和第一业务虚机所在业务节点的时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

该步骤S130中，透明时钟和边界时钟可以参与时钟校准的计算，但透明时钟可以不用于校准本地时钟，所以，可以不用校准第一业务虚机所在业务节点的时钟。在其他实施例中，还可以校准第一业务虚机所在业务节点的时钟。

具体实施时，上述步骤S131，可包括步骤：S1311，利用透明时钟计算第一业务虚机所在业务节点的驻留和时延，以校准第一业务虚机的时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；其中，该透明时钟为第一业务虚机所在业务节点的时钟。该实施例中，通过计算业务虚机所在业务节点上的驻留和时延，能够使得时钟校准结果更准确。

在另一些实施例中，上述步骤S130，即，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，具体可包括步骤：S1321，在第一业务虚机基于非虚机实现的情况下，依据第一业务虚机所在业务节点和主控虚机之间的第三时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机所在业务节点的时钟，得到校准后的第一业务虚机所在业务节点时钟，作为主控虚机的代理时钟；其中，所述非虚机包括裸金属服务器；S1322，依据第一业务虚机所在业务节点和第一业务虚机之间的第四时钟授时协议，根据主控虚机的代理时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；其中，第一时钟授时协议包括第三时钟授时协议和第四时钟授时协议。

该实施例中，所述的非虚机实现可以是裸金属服务器，在此情况下，利用主控虚机校准业务虚机所在业务节点，然后利用业务节点的时钟校准该业务节点上的业务虚机，以此，业务虚机所在业务节点起到时钟代理的作用，可以用来代替主控虚机对其中的业务虚机进行校准。

进一步的实施例中，上述实施例所述方法还可包括步骤：依据第一业务虚机所在业务节点和第三业务虚机之间的第五时钟授时协议，根据主控虚机的代理时钟校准位于第一业务虚机所在业务节点上的第三业务虚机的时钟；其中，第一时钟授时协议还包括第五时钟授时协议，所述第四时钟授时协议和所述第五时钟授时协议相同或不同。主控虚机的时钟代理，即业务节点上的时钟代理可以为该业务节点上的各业务虚机进行时钟授时。

进一步的实施例中，图1所示的云平台时钟授时方法，还可包括步骤：S140，在所述主控虚机不可用的情况下，根据灾备时钟源的精准时钟校准灾备主控虚机的时钟，得到校准后的灾备主控虚机时钟，形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；S150，根据待授时的第一业务虚机的时钟服务端口标识，查找主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，得到第一业务虚机和灾备主控虚机之间的时钟授时协议；S160，依据第一业务虚机和灾备主控虚机之间的时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的灾备主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成的虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

该实施例中，云平台系统中可以有多个主控虚机，不同的主控虚机可以在不同的主控节点上，不同的主控虚机可以利用不同的时钟源进行校准，当主控虚机(主)不可用时，可以利用主控虚机(备)(灾备主控虚机)对业务虚机进行授时。

另外，本发明实施例还提供了一种云平台时钟授时系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一实施例所述方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述方法的步骤。

下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图2是本发明一具体实施例的云平台时钟授时系统的拓扑结构示意图，参见图2，云平台包括控制节点1、控制节点2、控制节点3等，还包括业务节点1、业务节点2等，其中，每个控制节点中可包括管理虚机和主控虚机，每个业务节点可包括一个或多个业务虚机，管理虚机通过管理网络连接业务虚机。本实施例的云平台精准时钟授时系统可包括时钟源(主)、时钟源(备)、时钟网络等。其中，时钟源可以是指通过外置时钟源，或内置的时钟板卡提供精准时钟，例如，可以GPS卫星接收设备或北斗卫星接收设备。时钟网络是独立于管理网络、业务网络等的专有网络，用于实现时钟同步信号交互，通过时钟网络能够保证时钟同步信号的往返路径具有对称性。主控虚机可以作为边界时钟，从时钟源接收信号，并可为云平台上各业务虚机提供时钟服务。宿主机可以是指云平台系统中的控制节点、业务节点等节点，可作为透明时钟节点参与时钟调整计算，但可不纠正节点本地时钟，也可作为一个时钟路径内部的边界时钟参与计算，并可更正本地时钟。业务虚机可以作为正常时钟，可以作为授时的终点，发送、接收时钟同步消息，可不断与主时钟或边界时钟同步并纠正本地时钟，实现为虚拟化业务提供精准(如微秒级)的时钟服务。

系统精确授时，可以通过各节点在时钟同步中的角色(如透明时钟、边界时钟等)来实现时钟同步，通过同步各节点的时钟能够得到与共享时钟源一致的精确时间，每个节点的主要可包括频率同步和时间同步两个过程。

控制节点、业务节点都可以是指物理服务器(宿主机)。主控虚机、业务虚机、宿主机在不联网的情况下都有自己的时钟，这样的时钟称为本地时钟。单步方式中，可只发sync消息。多步方式中，可以发多个消息，例如，双步，可以发sync消息和follow-up消息，在此情况下，只有sync消息和follow-up消息都接收到且二者对应上之后，才会校准，sync消息和follow-up消息二者到达时间可能不同，可以选一个时间计算时延和驻留没关系。其中，时延是指主控虚机和业务虚机之间发送消息所用时间，驻留是指宿主机(网卡)上停留的时间(如第图中“透传”对应的灰色块)。如可以1s校准以此，还可以偏差大于一定程度才校准。

宿主代理可以把主控虚机输出为黄色块“主控”连接到的宿主机(节点)输入为“附属”，“附属”向下紧接着是“主控”连接到的业务虚机输入为“附属”，也就是，根据时钟源校准主控虚机后，根据主控虚机校准宿主机，再根据宿主机校准业务虚机，这样主控虚机的主时钟功能下移到宿主机，宿主机离其上的业务虚机较近，所以校准更准确。边界时钟可以是输入有黄色块“主控”，输出有“附属”，且没有灰色块“透传”，则参与计算时钟授时，且有“主控”和“附属”，这种可称为边界时钟。透明时钟可以“透传”，可以不参与计算时钟授时，所以为透明时钟。时间报文可以是sync消息、follow-up消息、delay-resp消息都是以时间报文形式发送的。

主要需要主控虚机和业务虚机之间时钟同步，若宿主机之间也能同步，则时钟授时更准。

下面将以IEEE 1588V2为例来说明如何实现精准授时。

S1.主控虚机时钟同步：

主控虚机可以通过不同的精准时钟协议，或者同步时钟卡提供的时钟，实现云平台的统一的时钟源。

S2.业务虚机时钟同步：

可包括频率同步和时间同步，具体可以通过单步或多步的方式实现。

S21.频率同步：业务虚机的频率同步可以分为单步和多步的方式。

如图3所示，在单步模式下主控虚机的时钟程序周期性的发送SYNC(同步)消息，可以在同步消息里携带当前时钟的时间戳Tx_M。业务虚机接收到同步消息后，记录接收到同步消息的时间并作记录，可记为Tx_S，其中x为1,2,3…n，n为正整数。

业务虚机可以通过计算两组同步消息发送时间间隔(表示为Fm＝Tn_M–T1_M)和接收到的时间间隔(表示为Fs＝Tn_S–T1_S)，因为这个时间间隔，就是时钟跟时钟跳动的频率是线性关系，只要调整业务虚机的时间变更快慢使Fs逐步逼近Fm，就可以使其跟主控虚机的时钟保持相同的频率。

如图4所示，业务虚机也可以通过多步的方式，使用跟踪消息(Follow_up)来计算驻留，SYNC消息(同步消息)携带的是发送时间，加上Follow_up消息携带的SYNC报文离开的时间，就可以计算报文的驻留时间，这样业务时钟的计算就会更加准确。

S22.时间同步：业务虚机通过与主控虚机不断的交换时间报文，并记录时间报文交换时产生的时间戳，计算出主从设备之间的平均路径延迟和时间偏差，实现主从设备之间的时间同步。

参见图5，主控虚机在时刻T1_M发送SYNC报文。时刻T1_M随SYNC报文传送到业务虚机。业务虚机设备在时刻T1_S接收到SYNC报文，并从SYNC报文中获取时刻T1_M(时间戳)。业务虚机在时刻T2_S发送Delay_Req报文(延时请求报文)给主控虚机。主控虚机在时刻T2_M接收到Delay_Req报文，主设备随后通过Delay_Resp报文将时刻T2_M发送给业务虚机。通过上述报文传递过程，业务虚机可以获取T1_M、T1_S、T2_S、T2_M4各时刻的时间，并可以利用这四个时间计算出主控虚机和业务虚机之间的平均路径延迟。路径延时：平均时延＝[(T2_M–T1_M)+(T2_S–T1_S)]/2；因为时钟网络是对称的，所以去程和回程的时延相差不大。业务虚机可以用SYNC消息的时间和平均时延来检查调整本地时钟。

系统可以支持多步模式，参见图6，可以通过可选的Follow_Up消息携带离开时间计算驻留时间实现更高的精度。

S3.宿主机时钟处理

正常情况下宿主机可以作为透明时钟，参与业务虚机时间同步的计算，通过计算时延和驻留提高业务虚机的时钟精度，但是不更新本地时钟。在某些特殊情况(如有的业务不是在虚机上实现的，如是在裸金属服务器上实现的)下宿主机可以作为边界时钟，更新本地时钟，并作为主控时钟的代理，缩短时钟同步路径的长度，使业务时钟更精准。

该实施例中，通过设计对称的专用网络，通过不同时钟节点执行不同的动作，并在平台级别共享时钟源，实现了一种与虚拟化技术无关的、通用的、低成本的精准时钟解决方案，为精准时钟敏感业务上云提供了便利。通过在云平台内设计专有时钟网络，定义各节点在时钟同步中的角色，兼容目前常见的标准精准时钟协议，通过共享精准时钟和对称的时钟同步路径，实现对各业务虚机精准授时。基于专有的时钟网络，通过共享GPS或者北斗卫星等提供的精准时钟源，采用专用网络完成时钟同步的技术，为云平台的业务提供微秒级(亚微秒级)的时钟服务。

综上所述，本发明实施例的云平台时钟授时方法、云平台时钟授时系统及计算机可读存储介质，通过根据控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系得到相应时钟授时协议，并依据该时钟授时协议对相应业务虚机进行时钟校准，从而不同主控虚机和业务虚机之间可以采用不同的时钟授权协议，为虚拟化业务提供授时更灵活，受限制小。由于时钟源直接矫正的是主控虚机，而主控虚机数量较少，而业务虚机的数量较多，所以在云平台规模增大，及业务虚机增多的情况，成本不会明显增加。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本发明的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种云平台时钟授时方法，其特征在于，包括：

根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务；

根据待授时的第一业务虚机的时钟服务端口标识，查找主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，得到第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议；

依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

2.如权利要求1所述的云平台时钟授时方法，其特征在于，根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供时钟服务，包括：

在所述时钟源为外置时钟源的情况下，将主控虚机所在主控节点的时钟作为透明时钟，将时钟源的时钟和主控虚机的时钟作为边界时钟，根据时钟源的精准时钟和主控虚机所在主控节点的时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；

或者，

在所述时钟源为内置时钟板卡的情况下，将时钟源的时钟和主控虚机的时钟作为边界时钟，根据时钟源的精准时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

3.如权利要求2所述的云平台时钟授时方法，其特征在于，在所述时钟源为外置时钟源的情况下，将主控虚机所在主控节点的时钟作为透明时钟，将时钟源的时钟和主控虚机的时钟作为边界时钟，根据时钟源的精准时钟和主控虚机所在主控节点的时钟校准主控虚机的时钟，得到校准后的主控虚机时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服，包括：

利用透明时钟计算主控虚机所在业务节点的驻留和时延，以校准主控虚机的时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服。

4.如权利要求1所述的云平台时钟授时方法，其特征在于，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：

将主控虚机的时钟和第一业务虚机的时钟作为边界时钟，将第一业务虚机所在业务节点的时钟作为透明时钟，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟和第一业务虚机所在业务节点的时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

5.如权利要求4所述的云平台时钟授时方法，其特征在于，将主控虚机的时钟和第一业务虚机的时钟作为边界时钟，将第一业务虚机所在业务节点的时钟作为透明时钟，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟和第一业务虚机所在业务节点的时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：

利用透明时钟计算第一业务虚机所在业务节点的驻留和时延，以校准第一业务虚机的时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

6.如权利要求1所述的云平台时钟授时方法，其特征在于，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：

在第一业务虚机基于非虚机实现的情况下，依据第一业务虚机所在业务节点和主控虚机之间的第三时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机所在业务节点的时钟，得到校准后的第一业务虚机所在业务节点时钟，作为主控虚机的代理时钟；其中，所述非虚机包括裸金属服务器；

依据第一业务虚机所在业务节点和第一业务虚机之间的第四时钟授时协议，根据主控虚机的代理时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；

其中，第一时钟授时协议包括第三时钟授时协议和第四时钟授时协议。

7.如权利要求1所述的云平台时钟授时方法，其特征在于，还包括：

在所述主控虚机不可用的情况下，根据灾备时钟源的精准时钟校准灾备主控虚机的时钟，得到校准后的灾备主控虚机时钟，形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；

根据待授时的第一业务虚机的时钟服务端口标识，查找主控虚机时钟服务端口标识、业务虚机时钟服务端口标识及时钟授时协议的对应关系，得到第一业务虚机和灾备主控虚机之间的时钟授时协议；

依据第一业务虚机和灾备主控虚机之间的时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的灾备主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务。

8.如权利要求1所述的云平台时钟授时方法，其特征在于，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务，包括：依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟频率和时钟时间，并形成虚拟时钟卡，以提供精准时钟服务；

依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟频率，包括：

主控虚机依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟周期发送同步消息，其中，同步消息包括主控虚机的当前时钟的第一时间戳；

第一业务虚机接收同步消息，并记录接收同步消息的第二时间戳；

计算不同两个同步消息的第一时间戳的第一时间间隔和相应不同两个同步消息的第二时间戳的第二时间间隔；

通过比较第一时间间隔和第二时间间隔，调整第一业务虚机的时钟频率以使其与主控虚机的时钟频率保持一致；

或者，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟，发送同步消息和追踪消息至第一业务虚机，以校准第一业务虚机的时钟频率；

依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟校准第一业务虚机的时钟时间，包括：

依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，主控虚机在第一时刻发送消息报文，所述消息报文包括基于主控虚机的当前时钟的第一时刻的时间戳；

第一业务虚机在第二时刻接收到所述消息报文，并记录基于第一业务虚机的当前时钟的第二时刻的时间戳，以及从所述消息报文中提取所述第一时刻的时间戳；

第一业务虚机在第三时刻发送延时请求报文至主控虚机，所述延时请求报文包括基于第一业务虚机的当前时钟的第三时刻的时间戳；

主控虚机在第四时刻接收所述延时请求报文，并通过延时请求报文将基于主控虚机的当前时钟的第四时刻的时间戳发送至第一业务虚机；

根据所述第一时刻的时间戳、所述第二时刻的时间戳、所述第三时刻的时间戳及所述第四时刻的时间戳计算平均时延；

利用所述平均时延校准第一业务虚机的时钟时间，以使其与业务主机的当前时钟的时间同步；

或者，依据第一业务虚机和主控虚机之间的第一时钟授时协议，通过专用时钟网络，根据校准后的主控虚机时钟发送消息报文、延时请求报文及追踪消息至第一业务虚机，以校准第一业务虚机的时钟时间。

9.一种云平台时钟授时系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

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