CN116915352A - 基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，运行gPTP程序同时初始化两个gPTP实例，分别绑定两个不同的gPTP域，一个域用来确保所有局域网里的节点的系统时钟时间完全一致，另一个域用来确保所有局域网里的节点的PTP硬件时钟时间完全一致；不同gPTP域的时钟源、时钟信息以及时间同步流程互相独立。本发明可以为上层业务同时提供同步后的系统时钟时间和PTP硬件时钟时间，供基础功能模块和日志模块使用。
Description
技术领域
本发明涉及gPTP时间同步技术，尤其涉及一种基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法。
背景技术
gPTP(Generalized Precision Time Protocol)是由IEEE Std 802.1AS标准定义的，gPTP的目的是确保所有局域网里的节点的时间完全一致即时间同步。目前现有的技术只能同步各节点上一个时钟的时间，无法做到同时同步不同时钟的时间。然而，在实际使用中，基于gPTP的上层业务的基础功能模块需要使用同步后的PTP硬件时钟时间，日志模块需要使用同步后的系统时钟的时间。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法。
为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，运行gPTP程序同时初始化两个gPTP实例，分别绑定两个不同的gPTP域，一个域用来确保所有局域网里的节点的系统时钟时间完全一致，另一个域用来确保所有局域网里的节点的PTP硬件时钟时间完全一致；不同gPTP域的时钟源、时钟信息以及时间同步流程互相独立。
进一步地，所述方法具体包括：
(1)运行gPTP程序同时初始化两个gPTP实例，分别绑定两个不同的gPTP域；
(2)采用CMDLS服务计算gPTP域的传输时延；
(3)进行同步消息的发送/接收，完成系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的同步。
进一步地，步骤(1)中，初始化两个gPTP实例时，使用一个二维数组存放两个实例的信息，使得两个实例的运行数据独立；每个实例绑定的端口通信规则不同，通过参数过滤只接收、处理和发送本实例的消息，同步本实例绑定的时钟源；其中，过滤参数包括gPTP域号、消息类型。
进一步地，步骤(2)中，CMLDS独立于通过链路端口通信的任何gPTP实例运行，对所有的gPTP实例有效。
进一步地，步骤(3)中，设定实例1绑定域1，同步PTP硬件时钟时间；实例2绑定域2，同步系统时钟时间；
域1内，主时钟所在gPTP侧发送携带本端PTP硬件时钟时间的同步消息，从时钟所在gPTP侧接收同步消息，解析同步消息获取主时钟时间并计算两侧PTP硬件时钟偏差并调节本地PTP硬件时钟，如此按照默认的同步间隔循环同步，保证和主时钟时间一致；
域2内，主时钟所在gPTP侧发送携带本端系统时钟时间的同步消息，从时钟所在gPTP侧接收同步消息，解析同步消息获取主时钟时间并计算两侧系统时钟偏差并调节本地系统时钟，如此按照默认的同步间隔循环同步，保证和主时钟时间一致。
进一步地，设备节点的网卡驱动同时支持硬件时间戳和软件时间戳。
进一步地，所述方法应用于点对点直连的拓扑和含gPTP中继节点的拓扑。
进一步地，两个域的时钟源设置在同一个设备节点上。
进一步地，两个域的时钟源设置在不同的设备节点上。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明方法通过gPTP一次起两个实例，分别绑定两个不同的gPTP域，不同gPTP域的时钟源、时钟信息以及时间同步流程互相独立，一个域用来确保所有局域网里的节点的系统时钟时间完全一致，另一个域用来确保所有局域网里的节点的PTP硬件时钟时间完全一致，可以为上层业务同时提供同步后的系统时钟时间和PTP硬件时钟时间，供基础功能模块和日志模块使用。
附图说明
图1是本发明所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法流程图；
图2是两个域的时钟源在同一个设备节点上的点对点直连的拓扑示意图；
图3是两个域的时钟源在不同的设备节点上的点对点直连的拓扑示意图；
图4是两个域的时钟源在同一个设备节点上的含桥的拓扑示意图；
图5是两个域的时钟源在不同的设备节点上的含桥的拓扑示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
本发明所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，运行gPTP程序后能够同时初始化两个gPTP实例，分别绑定两个不同的gPTP域，一个域用来确保所有局域网里的节点的系统时钟时间完全一致，另一个域用来确保所有局域网里的节点的PTP硬件时钟时间完全一致；不同gPTP域的时钟源、时钟信息以及时间同步流程互相独立，互不影响。在多域的情况下结合gPTP的CMDLS服务使用。
gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间需要设备网卡驱动同时支持硬件时间戳和软件时间戳。
如图1所示，基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，包括步骤：
(1)运行gPTP程序，同时初始化两个gPTP实例，分别绑定两个不同的gPTP域；初始化实例1并绑定域1，域1用于同步PTP硬件时钟时间；同时初始化实例2并绑定域2，域2用于同步系统时钟时间。
单实例实现是使用结构体存储时间同步消息，时钟源，端口通信规则等信息，多实例的设计是使用多维数组去存放多个实例的信息。
本发明涉及到两个实例，使用一个二维数组存放两个实例的信息，这样两个实例运行的数据是独立的；每个实例绑定的端口通信规则不同，通过gPTP域号、消息类型等参数过滤，只接收、处理和发送本实例的消息，同步本实例绑定的时钟源。
(2)采用CMDLS服务计算gPTP域的传输时延；
CMLDS设计为独立于通过链路端口通信的任何gPTP实例运行，对所有的gPTP实例都是有效的，即多实例方案中，虽然一个端口同时属于多个域，但是本端口与链路另一侧端口之间的平均链路延迟都是一样的。
CMLDS有关的pdelay消息，端口通信等信息都由一个单独结构体维护，而不是每个gPTP实例维护一份，CMDLS绑定的端口通信只接收pdelay消息，负责pdelay消息的解析和传输时延的计算。
(3)传输时延计算成功后，进行同步消息的发送/接收，完成系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的同步。
本发明同步系统时钟和PTP硬件时钟涉及到两个实例，为了方便描述，设定实例1绑定域1，同步PTP硬件时钟的时间；实例2绑定域2，同步系统时钟的时间；每个域内有且仅有一个时钟源，作为时钟源的时钟称为主时钟，其他被同步的时钟称为从时钟。同步消息中的域号字段表明该同步消息属于哪个域。
gPTP启动后，初始化两个实例和CMLDS，计算传输时延，传输时延计算成功后，开始处理时钟同步消息：域1内，主时钟所在gPTP侧发送携带本端PTP硬件时钟时间的同步消息，从时钟所在gPTP侧接收同步消息，解析同步消息获取主时钟时间并计算两侧PTP硬件时钟偏差并调节本地PTP硬件时钟，如此按照默认的同步间隔循环同步，保证和主时钟时间一致；域2内，主时钟所在gPTP侧发送携带本端系统时钟时间的同步消息，从时钟所在gPTP侧接收同步消息，解析同步消息获取主时钟时间并计算两侧系统时钟偏差并调节本地系统时钟，如此按照默认的同步间隔循环同步，保证和主时钟时间一致。
实际应用可以有如下两类拓扑：点对点直连的拓扑和含gPTP中继节点的拓扑。图中域1用来确保所有局域网里的节点的PTP硬件时钟时间完全一致，域2用来确保所有局域网里的节点的系统时钟时间完全一致。
如图2所示，点对点直连的拓扑，两个域的时钟源都在同一个设备节点上，在域1(domain1)内，设备节点1(end station1)的PTP硬件时钟作为主时钟，设备节点2(endstation2)的PTP硬件时钟作为从时钟，完成该拓扑中所有设备的PTP硬件时钟时间同步；在域2内，end station 1的系统时钟作为主时钟，end station 2的系统时钟作为从时钟，完成该拓扑中所有设备的系统时钟时间同步。
如图3所示，点对点直连的拓扑，两个域的时钟源在不同的设备节点上，在域1内，end station1的PTP硬件时钟作为主时钟，end station 2的PTP硬件时钟作为从时钟，完成该拓扑中所有设备的PTP硬件时钟时间同步；在域2内，end station 2的系统时钟作为主时钟，end station 1的系统时钟作为从时钟，完成该拓扑中所有设备的系统时钟时间同步。
如图4所示，含gPTP中继节点的拓扑，两个域的时钟源都在同一个设备节点上，在域1内，end station1的PTP硬件时钟作为主时钟，end station 2/3/4的PTP硬件时钟作为从时钟，完成该拓扑中所有设备的PTP硬件时钟时间同步；在域2内，end station 1的系统时钟作为主时钟，end station 2/3/4的系统时钟作为从时钟，完成该拓扑中所有设备的系统时钟时间同步。
如图5所示，含gPTP中继节点的拓扑，两个域的时钟源在不同的设备节点上，在域1内，end station1的PTP硬件时钟作为主时钟，end station 2/3/4的PTP硬件时钟作为从时钟，完成该拓扑中所有设备的PTP硬件时钟时间同步；在域2内，end station 3的系统时钟作为主时钟，end station 1/2/4的系统时钟作为从时钟，完成该拓扑中所有设备的系统时钟时间同步。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明方法通过gPTP一次起两个实例，分别绑定两个不同的gPTP域，不同gPTP域的时钟源、时钟信息以及时间同步流程互相独立，一个域用来确保所有局域网里的节点的系统时钟时间完全一致，另一个域用来确保所有局域网里的节点的PTP硬件时钟时间完全一致，可以为上层业务同时提供同步后的系统时钟时间和PTP硬件时钟时间，供基础功能模块和日志模块使用。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，运行gPTP程序同时初始化两个gPTP实例，分别绑定两个不同的gPTP域，一个域用来确保所有局域网里的节点的系统时钟时间完全一致，另一个域用来确保所有局域网里的节点的PTP硬件时钟时间完全一致；不同gPTP域的时钟源、时钟信息以及时间同步流程互相独立。
2.根据权利要求1所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，所述方法具体包括：
(1)运行gPTP程序同时初始化两个gPTP实例，分别绑定两个不同的gPTP域；
(2)采用CMDLS服务计算gPTP域的传输时延；
(3)进行同步消息的发送/接收，完成系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的同步。
3.根据权利要求2所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，步骤(1)中，初始化两个gPTP实例时，使用一个二维数组存放两个实例的信息，使得两个实例的运行数据独立；每个实例绑定的端口通信规则不同，通过参数过滤只接收、处理和发送本实例的消息，同步本实例绑定的时钟源；其中，过滤参数包括gPTP域号、消息类型。
4.根据权利要求2所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，步骤(2)中，CMLDS独立于通过链路端口通信的任何gPTP实例运行，对所有的gPTP实例有效。
5.根据权利要求2所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，步骤(3)中，设定实例1绑定域1，同步PTP硬件时钟时间；实例2绑定域2，同步系统时钟时间；
域1内，主时钟所在gPTP侧发送携带本端PTP硬件时钟时间的同步消息，从时钟所在gPTP侧接收同步消息，解析同步消息获取主时钟时间并计算两侧PTP硬件时钟偏差并调节本地PTP硬件时钟，如此按照默认的同步间隔循环同步，保证和主时钟时间一致；
域2内，主时钟所在gPTP侧发送携带本端系统时钟时间的同步消息，从时钟所在gPTP侧接收同步消息，解析同步消息获取主时钟时间并计算两侧系统时钟偏差并调节本地系统时钟，如此按照默认的同步间隔循环同步，保证和主时钟时间一致。
6.根据权利要求1所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，设备节点的网卡驱动同时支持硬件时间戳和软件时间戳。
7.根据权利要求1所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，所述方法应用于点对点直连的拓扑和含gPTP中继节点的拓扑。
8.根据权利要求1所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，两个域的时钟源设置在同一个设备节点上。
9.根据权利要求1所述的基于gPTP同时同步系统时钟时间和PTP硬件时钟时间的方法，其特征在于，两个域的时钟源设置在不同的设备节点上。
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