CN114301566A - 冗余系统的时钟同步方法、冗余系统及网络系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了冗余系统的时钟同步方法、冗余系统及网络系统。该冗余系统的时钟同步方法包括：对每个执行模块发送的时间标记和调度模块的本地时钟进行同步处理，得到N个第一处理结果；将N个第一同步结果中的一个第一同步结果与其余第一同步结果逐个进行同步处理，得到目标处理结果；根据目标处理结果，对冗余系统进行时钟同步。该冗余系统的时钟同步方法能够实现冗余系统时钟的精确同步，使冗余系统的处理结果具有更高的准确性，降低了冗余系统中错误传输等问题。

Description

冗余系统的时钟同步方法、冗余系统及网络系统
技术领域
本公开涉及时钟同步领域，具体涉及冗余系统的时钟同步方法、冗余系统及网络系统。
背景技术
冗余系统是为增加系统的可靠性，而采取两套或两套以上功能相同、相对独立的子系统的设计方案。拟态交换机作为一种冗余系统，采用多个异构处理器加一个调度器来实现动态异构冗余的拟态交换机架构，使单个或多个CPU受到外部攻击后系统仍保持正常工作状态或快速恢复正常工作状态。
一个硬件系统通常需要时钟元件为系统正常工作提供周期性的时钟信号作为时序标准。时钟信号在传输路径中由于非同源元件的时钟路径传播延迟差异，数据和路径之间不同负载差异等均会导致系统时钟存在延时和抖动。因此在电路设计中通常需要考虑通过选择同源时钟来改善时钟信号在传输过程中的延时和抖动。此外，在网络通信中通常采用网络时间协议(Network Time Protocol，NTP)等方法来处理网络中时钟准确性问题。从硬件角度以及网络通信角度，上述方法应用在冗余系统的时钟同步中时存在一定局限性。
因此，有必要提出一种新的对冗余系统进行时钟同步的技术方案。
发明内容
本公开提出了冗余系统的时钟同步方法、冗余系统及网络系统。
第一方面，本公开提供了一种冗余系统的时钟同步方法，所述冗余系统包括调度模块和N个执行模块，其中N≥2并且N为整数，所述方法由所述调度模块实施，包括：
对每个所述执行模块发送的时间标记和所述调度模块的本地时钟进行同步处理，得到N个第一处理结果；
将N个所述第一同步结果中的一个所述第一同步结果与其余所述第一同步结果逐个进行所述同步处理，得到目标处理结果；
根据所述目标处理结果，对所述冗余系统进行时钟同步。
在一些可选的实施方式中，所述调度模块包括N个第一同步单元，所述N个第一同步单元用于执行所述对每个所述执行模块发送的时间标记和所述调度模块的本地时钟进行同步处理的步骤。
在一些可选的实施方式中，所述调度模块包括N-1个第二同步单元，所述N-1个第二同步单元用于执行所述将N个所述第一同步结果中的一个所述第一同步结果与其余所述第一同步结果逐个进行所述同步处理的步骤。
在一些可选的实施方式中，所述调度模块包括时间标记单元；以及
所述根据所述目标处理结果，对所述冗余系统进行时钟同步，包括：
将所述目标处理结果输入所述时间标记单元，以完成对所述冗余系统的时钟同步。
在一些可选的实施方式中，所述同步处理包括：
对输入数据进行路径延时和偏移检测，得到相应的检测结果；
对所述输入数据进行滤波处理，得到相应的滤波结果；
根据所述检测结果和所述滤波结果，进行延时补偿和偏移校准处理，得到所述同步处理的处理结果。
在一些可选的实施方式中，所述冗余系统为拟态交换系统，所述N个执行模块为N个异构处理器。
在一些可选的实施方式中，所述冗余系统包括3个所述执行模块，所述调度模块包括2个所述第二同步单元；以及
所述将N个所述第一同步结果中的一个所述第一同步结果与其余所述第一同步结果逐个进行所述同步处理，得到目标处理结果，包括：
通过第一个所述第二同步单元，对第一个所述第一同步结果和第二个所述第一同步结果进行所述同步处理，得到第二同步结果；
通过第二个所述第二同步单元，对第三个所述第一同步结果和所述第二同步结果进行所述同步处理，得到所述目标处理结果。
第二方面，本公开提供了一种冗余系统，包括调度模块和N个执行模块，其中N≥2并且N为整数；所述调度模块包括：
N个第一同步单元，用于对每个所述执行模块发送的时间标记和所述调度模块的本地时钟进行同步处理，得到N个第一处理结果；
N-1个第二同步单元，用于将N个所述第一同步结果中的一个所述第一同步结果与其余所述第一同步结果逐个进行所述同步处理，得到目标处理结果；
时间标记单元，用于根据所述目标处理结果，对所述冗余系统进行时钟同步。
在一些可选的实施方式中，所述N个执行模块为N个异构处理器。
第三方面，本公开提供了一种网络系统，包括路由器、交换机、服务器和光传输设备，其中，所述交换机采用本公开第二方面任一实施方式描述的冗余系统。
本公开中冗余系统的时钟同步方法、冗余系统及网络系统，先根据每个执行模块发送的时间标记和调度模块的本地时钟得到N个第一处理结果，再根据N个第一处理结果得到目标处理结果，最后根据目标处理结果完成同步，能够实现冗余系统时钟的精确同步，使冗余系统的处理结果具有更高的准确性，降低了冗余系统中错误传输等问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是根据本公开实施例的一个异构冗余系统的结构示意图；
图2是根据本公开实施例的冗余系统的时钟同步方法的流程图；
图3是根据本公开实施例的调度模块的结构示意图；
图4是根据本公开实施例的同步处理步骤的分解流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
图1是根据本公开实施例的一个异构冗余系统的结构示意图。如图1所示，该异构冗余系统包括异构处理器部分和调度器部分。
调度器部分包括拟态调度器及其外围子系统(图1中未示出)。拟态调度器作为调度判决核心，主要完成判决调度和数据交互的功能。拟态调度器作为异构处理器与外部接口之间的统一接口,进行异构处理器间计算结果的拟态判决，主要完成异构处理器输出信息处理(下行)、异构处理器输入信息处理(上行)、拟态策略管理、看门狗、清洗管理等功能。拟态调度器对各异构处理器的输出结果进行判决并输出调度器认为正确的结果。拟态调度器与异构处理器通信，获取必要的待判决数据，并通过调度逻辑对数据进行判决，依据判决结果决定输出判决数据。判决结果通过业务数据接口对外交互，例如将判决数据发送至用户、交换芯片或者板级组件。
异构处理器部分包括异构处理器1、异构处理器2、异构处理器3以及各异构处理器的外围子系统(图1中未示出)。每个异构处理器作为异构功能体，执行具体的协议数据处理、报文处理、系统控制权限管理、系统日志管理等功能。各个异构处理器架构互异，功能性能相近，通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)、I2C(Inter－Integrated Circuit，两线式串行总线)、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)等方式与拟态调度器进行上行数据和下行数据的传输，并支持复位、清洗、检测和中断等功能。
本公开实施例提供了一种冗余系统的时钟同步方法。该冗余系统包括调度模块和N个执行模块，其中N≥2并且N为整数。N个执行模块可以是同构的也可以是异构的，N可以是2、3、4等数值。
在一个例子中，该冗余系统可以是图1中的异构冗余系统，其中调度模块可以是图1中的拟态调度器，N个执行模块可以是图1中的异构处理器1、异构处理器2和异构处理器3。
本实施例中的时钟同步方法可以由调度模块实施。如图2所示，该时钟同步方法200可以包括以下步骤：
步骤201，对每个执行模块发送的时间标记和调度模块的本地时钟进行同步处理，得到N个第一处理结果。
在一个例子中，上述时间标记为时间戳。执行模块向调度模块发送的数据中可以包含时间戳。调度模块可以根据执行模块向调度模块发送的数据提取相应的时间戳。
在一个例子中，如图4中的步骤300所示，上述同步处理可以按照如下方式实施：首先，可以对输入数据(例如执行模块发送的时间标记和调度模块的本地时钟)进行路径延时和偏移检测(即图4中的步骤301)，得到相应的检测结果。其次，可以对输入数据进行滤波处理(即图4中的步骤302)，得到相应的滤波结果。这里，滤波处理例如是卡尔曼滤波。最后，可以根据检测结果和滤波结果，进行延时补偿和偏移校准处理(即图4中的步骤303)，得到同步处理的处理结果。
步骤202，将N个第一同步结果中的一个第一同步结果与其余第一同步结果逐个进行同步处理，得到目标处理结果。
在一个例子中，冗余系统包括3个执行模块，调度模块包括2个第二同步单元。该例子中，步骤202可以按照如下方式实施：首先，通过第一个第二同步单元，对第一个第一同步结果和第二个第一同步结果进行同步处理，得到第二同步结果。其次，通过第二个第二同步单元，对第三个第一同步结果和第二同步结果进行同步处理，得到目标处理结果。
容易理解，在冗余系统包括N个执行模块、调度模块包括N-1个第二同步单元的情况下，可以先通过第一个第二同步单元，对第一个第一同步结果和第二个第一同步结果进行同步处理，得到第二同步结果。再通过第二个第二同步单元，对第三个第一同步结果和第二同步结果进行同步处理，得到第三同步结果……再通过第N-2个第二同步单元，对第N-1个第一同步结果和第N-2同步结果进行同步处理，得到第N-1处理结果。最后通过第N-1个第二同步单元，对第N个第一同步结果和第N-1同步结果进行同步处理，得到第N处理结果即目标处理结果。
步骤202中的同步处理可以与步骤201中的同步处理类似，这里不再赘述。
步骤203，根据目标处理结果，对冗余系统进行时钟同步。
在一个例子中，步骤203可以按照如下方式实施：将目标处理结果输入时间标记单元，以完成对冗余系统的时钟同步。
在一个例子中，调度模块可以包括N个第一同步单元、N-1个第二同步单元和时间标记单元。其中，N个第一同步单元可以用于执行对每个执行模块发送的时间标记和调度模块的本地时钟进行同步处理的步骤。N-1个第二同步单元可以用于执行将N个第一同步结果中的一个第一同步结果与其余第一同步结果逐个进行同步处理的步骤。时间标记单元可以用于完成对冗余系统的时钟同步。这里，时间标记单元例如是一个时间标记电路。
在一个例子中，如图3所示，调度模块包括三个第一同步单元，即第一同步单元1、第一同步单元2和第一同步单元3。三个第一同步单元分别对应于三个执行模块，即执行模块1、执行模块2和执行模块3。执行模块1将自身对应的时间标记1发送至第一同步单元1。类似地，执行模块2将自身对应的时间标记2发送至第一同步单元2，以及执行模块3将自身对应的时间标记3发送至第一同步单元3。第一同步单元1对时间标记1和调度模块的本地时钟进行同步处理，得到第一处理结果1。类似地，第一同步单元2对时间标记2和调度模块的本地时钟进行同步处理，得到第一处理结果2，以及第一同步单元3对时间标记3和调度模块的本地时钟进行同步处理，得到第一处理结果3。
在图3中，调度模块还包括两个第二同步单元，即第二同步单元1和第二同步单元2。第一同步单元1用于对第一处理结果1和第一处理结果2进行同步处理，得到第二处理结果。第二同步单元2用于对第一处理结果3和第二处理结果进行同步处理，得到目标处理结果。此外，调度模块还包括时间标记单元。时间标记单元可以根据目标处理结果以及调度模块的本地时钟进行时钟同步，完成冗余系统的时钟同步。
本公开中冗余系统的时钟同步方法，先根据每个执行模块发送的时间标记和调度模块的本地时钟得到N个第一处理结果，再根据N个第一处理结果得到目标处理结果，最后根据目标处理结果完成同步，能够实现冗余系统时钟的精确同步，使冗余系统的处理结果具有更高的准确性，降低了冗余系统中错误传输等问题。
本公开实施例还提供一种冗余系统。该冗余系统包括调度模块和N个执行模块，其中N≥2并且N为整数。调度模块包括：N个第一同步单元，用于对每个执行模块发送的时间标记和调度模块的本地时钟进行同步处理，得到N个第一处理结果；N-1个第二同步单元，用于将N个第一同步结果中的一个第一同步结果与其余第一同步结果逐个进行同步处理，得到目标处理结果；时间标记单元，用于根据目标处理结果，对冗余系统进行时钟同步。
在一个例子中，N个执行模块为N个异构处理器。如此，有利于提高冗余系统的安全性。
本公开实施例还提供一种网络系统。该网络系统路由器、交换机、服务器和光传输设备，其中，交换机采用本公开第二方面描述的冗余系统。
容易理解，本实施例中的冗余系统和网络系统能够实现与前文中冗余系统的时钟同步方法类似的技术效果，这里不再赘述。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种冗余系统的时钟同步方法，所述冗余系统包括调度模块和N个执行模块，其中N≥2并且N为整数，所述方法由所述调度模块实施，包括：
对每个所述执行模块发送的时间标记和所述调度模块的本地时钟进行同步处理，得到N个第一处理结果；
将N个所述第一同步结果中的一个所述第一同步结果与其余所述第一同步结果逐个进行所述同步处理，得到目标处理结果；
根据所述目标处理结果，对所述冗余系统进行时钟同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调度模块包括N个第一同步单元，所述N个第一同步单元用于执行所述对每个所述执行模块发送的时间标记和所述调度模块的本地时钟进行同步处理的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调度模块包括N-1个第二同步单元，所述N-1个第二同步单元用于执行所述将N个所述第一同步结果中的一个所述第一同步结果与其余所述第一同步结果逐个进行所述同步处理的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调度模块包括时间标记单元；以及
所述根据所述目标处理结果，对所述冗余系统进行时钟同步，包括：
将所述目标处理结果输入所述时间标记单元，以完成对所述冗余系统的时钟同步。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述同步处理包括：
对输入数据进行路径延时和偏移检测，得到相应的检测结果；
对所述输入数据进行滤波处理，得到相应的滤波结果；
根据所述检测结果和所述滤波结果，进行延时补偿和偏移校准处理，得到所述同步处理的处理结果。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述冗余系统为拟态交换系统，所述N个执行模块为N个异构处理器。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述冗余系统包括3个所述执行模块，所述调度模块包括2个所述第二同步单元；以及
所述将N个所述第一同步结果中的一个所述第一同步结果与其余所述第一同步结果逐个进行所述同步处理，得到目标处理结果，包括：
通过第一个所述第二同步单元，对第一个所述第一同步结果和第二个所述第一同步结果进行所述同步处理，得到第二同步结果；
通过第二个所述第二同步单元，对第三个所述第一同步结果和所述第二同步结果进行所述同步处理，得到所述目标处理结果。
8.一种冗余系统，包括调度模块和N个执行模块，其中N≥2并且N为整数；所述调度模块包括：
N个第一同步单元，用于对每个所述执行模块发送的时间标记和所述调度模块的本地时钟进行同步处理，得到N个第一处理结果；
N-1个第二同步单元，用于将N个所述第一同步结果中的一个所述第一同步结果与其余所述第一同步结果逐个进行所述同步处理，得到目标处理结果；
时间标记单元，用于根据所述目标处理结果，对所述冗余系统进行时钟同步。
9.根据权利要求8所述的冗余系统，其中，所述N个执行模块为N个异构处理器。
10.一种网络系统，包括路由器、交换机、服务器和光传输设备，其中，所述交换机采用权利要求8或9所述的冗余系统。
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