專利名稱：一種航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)交換機(jī)調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)交換機(jī)調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)(AFDX)是在商用以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上演變而來的，它在傳統(tǒng)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上增加了“確定性網(wǎng)絡(luò)”的實(shí)時(shí)性保證機(jī)制、雙冗余管理的可靠性機(jī)制來滿足現(xiàn)代航空電子的需求，成為新一代的航空電子系統(tǒng)總線。對(duì)于飛機(jī)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸請(qǐng)求必須得到服務(wù)，而且必須保證每一個(gè)傳輸?shù)亩说蕉藭r(shí)延，這就涉及到航空電子各系統(tǒng)之間消息合理、高效的調(diào)度問題。在AFDX端系統(tǒng)間的消息傳輸過程中，首先為消息的傳輸定義一條合適的單向虛擬鏈路(VL)，消息依次經(jīng)過 UDP頭、IP頭、以太網(wǎng)幀頭封裝成為標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀格式，通過流量規(guī)整、調(diào)度策略，使其成為滿足該VL要求的幀，消息幀被送至源端系統(tǒng)的輸出端口，然后被發(fā)送到AFDX雙余度的交換網(wǎng)絡(luò)，AFDX交換機(jī)接收到所要傳輸?shù)南螅紫韧ㄟ^交換機(jī)中的過濾與管制模塊對(duì)來自各端系統(tǒng)的消息幀在完整性、幀長(zhǎng)度、流量預(yù)算以及可接受的目的地址等方面進(jìn)行過濾，丟棄不符合要求的幀。對(duì)符合要求的幀，進(jìn)入交換機(jī)的交換功能模塊，根據(jù)配置表查找消息幀的目的地址(虛擬鏈路標(biāo)識(shí)符)，然后對(duì)該緩存區(qū)等待的消息幀進(jìn)行調(diào)度，確定消息幀輸出的先后順序，將幀轉(zhuǎn)發(fā)到合適的物理端口，消息幀通過交換機(jī)輸出端口，輸出到目的端口，目的端系統(tǒng)對(duì)接收到的消息幀進(jìn)行完整性檢測(cè)后處理消息幀。這是一個(gè)消息幀完整的傳輸過程。目前對(duì)AFDX網(wǎng)絡(luò)調(diào)度算法的研究主要集中在對(duì)端系統(tǒng)VL調(diào)度方面，而AFDX交換機(jī)的優(yōu)劣是影響AFDX網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。AFDX交換機(jī)的交換功能模塊處理消息幀時(shí)，交換機(jī)采用的不同調(diào)度算法會(huì)使消息幀的轉(zhuǎn)發(fā)延遲有所差異。目前的交換機(jī)的調(diào)度主要采用輪詢調(diào)度算法，該方法能使消息均等的得到服務(wù)，但是航電系統(tǒng)中往往會(huì)有一些緊急度較高的消息需要立即得到服務(wù)，輪詢算法的均等性就不能滿足對(duì)緊急消息的調(diào)度需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)不能滿足緊急消息調(diào)度需求的不足，本發(fā)明提供一種航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)交換機(jī)調(diào)度方法，按照各消息幀的不同截止時(shí)間，優(yōu)先發(fā)送截止時(shí)間較小的緊急消息，使緊急消息能夠在需要傳輸時(shí)立即得到服務(wù)，減小延遲時(shí)間。根據(jù)消息幀的不同截止時(shí)間發(fā)送消息，不但能夠保證各消息在本身的截止時(shí)間之前得到服務(wù)，而且能很好的滿足緊急度較高的消息要求，可以有效的減少緊急度較高的消息在AFDX網(wǎng)絡(luò)中的傳輸時(shí)延，提高整個(gè)航電網(wǎng)絡(luò)對(duì)消息處理的服務(wù)質(zhì)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在消息進(jìn)入交換機(jī)輸入端的緩沖隊(duì)列以后，按照消息幀的截止時(shí)間，對(duì)消息賦予不同的優(yōu)先級(jí)，對(duì)截止時(shí)間最早的消息幀賦予最高的優(yōu)先級(jí)，使其盡可能早的得到服務(wù)，減少其在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)难舆t時(shí)間。具體包括以下步驟步驟一、源端系統(tǒng)將要發(fā)送的消息封裝成標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀格式，發(fā)送到VL上等待傳輸。步驟二、將步驟一得到的消息傳輸?shù)紸FDX的交換網(wǎng)絡(luò)后，AFDX交換機(jī)對(duì)到來的消息進(jìn)行過濾，若不滿足AFDX幀要求則丟棄，滿足要求繼續(xù)下一步。步驟三、根據(jù)路由配置表，將接收的消息發(fā)送到AFDX交換機(jī)的輸出緩沖區(qū)。步驟四、為將要發(fā)送的消息建立一個(gè)虛擬的輸出隊(duì)列(VQQ)，排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)。步驟五、計(jì)算每一條VQQ中的消息的緊迫程度，并根據(jù)消息進(jìn)入VQQ時(shí)的截止時(shí)間對(duì)消息設(shè)置初始優(yōu)先級(jí)，具體包括以下步驟1 在每一個(gè)VQQ中，設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)算每一個(gè)進(jìn)入VQQ的消息的截止時(shí)間 diW-t, Cli (t)為該消息的任務(wù)時(shí)限，由發(fā)送消息的源端系統(tǒng)決定，t為當(dāng)前時(shí)間。2:比較當(dāng)前隊(duì)列中各消息的截止時(shí)間大小，對(duì)新消息設(shè)置初始優(yōu)先級(jí)，截止時(shí)間越小的消息初始優(yōu)先級(jí)越高。步驟六、若當(dāng)前進(jìn)入VQQ的消息截止時(shí)間最短，即初始優(yōu)先級(jí)最高，則轉(zhuǎn)發(fā)此消息到的物理端口，完成對(duì)消息的轉(zhuǎn)發(fā)。若當(dāng)前進(jìn)入VQQ的消息截止時(shí)間不是最短即初始優(yōu)先級(jí)較低，則進(jìn)入下一步。步驟七、消息在VQQ中繼續(xù)等待，并每隔一個(gè)指定的時(shí)間段后，對(duì)VQQ中的所有的消息優(yōu)先級(jí)加一，每次選擇優(yōu)先級(jí)最高的消息發(fā)送。步驟八、每當(dāng)VQQ有新消息到來時(shí)，進(jìn)入步驟五。本發(fā)明的有益效果是在AFDX網(wǎng)絡(luò)的消息傳輸中，通過對(duì)AFDX交換機(jī)采用動(dòng)態(tài)的最早截止時(shí)間最先調(diào)度算法(EDF)，使得交換機(jī)優(yōu)先發(fā)送緊急度較高的消息，有效減少了高優(yōu)先級(jí)消息的延遲時(shí)間，提高了 AFDX網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1是EDF調(diào)度算法在AFDX交換機(jī)中的實(shí)施流程圖。
具體實(shí)施例方式消息是通過虛擬鏈路在兩個(gè)端系統(tǒng)中傳輸?shù)??？紤]一個(gè)端系統(tǒng)A(源端系統(tǒng))需要發(fā)送消息E到端系統(tǒng)B (目的端系統(tǒng))，假設(shè)VL的ID號(hào)為10的虛擬鏈路傳輸該消息。步驟一、端系統(tǒng)A封裝好消息幀并將其規(guī)整調(diào)度為滿足VLIDlO的要求，將消息E 發(fā)送至VLIDlO上等待傳輸。步驟二、消息E發(fā)送至AFDX交換網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)消息E為符合要求的幀。步驟三、消息E進(jìn)入交換機(jī)Rx緩沖區(qū)，按照配置表，確定消息的輸出緩沖區(qū)。步驟四、確定消息E輸入到輸出的VQQ。步驟五、該VQQ中的計(jì)數(shù)器計(jì)算消息E的截止時(shí)間，并賦予消息E初始優(yōu)先級(jí)。假設(shè)此時(shí)該VQQ隊(duì)列中有4個(gè)消息在排隊(duì)等待發(fā)送，截止時(shí)間(dJO-t)分別為消息截止時(shí)間(ms)A0. 07B0. 03C0. 02D0. 04步驟六、兩種情況1 假設(shè)新進(jìn)消息E的截至?xí)r間為0. Olms0那么此時(shí)VQQ中的5個(gè)消息的優(yōu)先級(jí)就設(shè)置為(優(yōu)先級(jí)1最高)
消息截止時(shí)間(ms)優(yōu)先級(jí)A0. 075B0. 033C0. 022D0. 044E0. 011則此時(shí)隊(duì)列中的新進(jìn)的消息初始E優(yōu)先級(jí)最高，說明此時(shí)隊(duì)列中的消息E緊急度最高，則轉(zhuǎn)發(fā)消息E到對(duì)應(yīng)的輸出端口。完成消息E在交換機(jī)中的傳輸。2 假設(shè)新進(jìn)消息E的截至?xí)r間為0. 05ms。那么此時(shí)VQQ中的5個(gè)消息的優(yōu)先級(jí)就設(shè)置為
消息截止時(shí)間(ms)優(yōu)先級(jí)A0. 075B0. 032C0. 021D0. 043E0. 054 步驟七、此時(shí)VQQ隊(duì)列中的消息C優(yōu)先級(jí)最高，最先得到傳輸，而新消息E和隊(duì)列中的其余三個(gè)消息繼續(xù)等待，隔一個(gè)時(shí)間片(假設(shè)為0.01ms)后消息的優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)更新為
權(quán)利要求
1. 一種航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)交換機(jī)調(diào)度方法，其特征在于包括下述步驟 步驟一、源端系統(tǒng)將要發(fā)送的消息封裝成標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀格式，發(fā)送到VL上等待傳輸；步驟二、將步驟一得到的消息傳輸?shù)紸FDX的交換網(wǎng)絡(luò)后，AFDX交換機(jī)對(duì)到來的消息進(jìn)行過濾，若不滿足AFDX幀要求則丟棄，滿足要求繼續(xù)下一步；步驟三、根據(jù)路由配置表，將接收的消息發(fā)送到AFDX交換機(jī)的輸出緩沖區(qū)； 步驟四、為將要發(fā)送的消息建立一個(gè)虛擬的輸出隊(duì)列VQQ，排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)； 步驟五、計(jì)算每一條VQQ中的消息的緊迫程度，并根據(jù)消息進(jìn)入VQQ時(shí)的截止時(shí)間對(duì)消息設(shè)置初始優(yōu)先級(jí)，具體包括以下步驟1)在每一個(gè)VQQ中，設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)算每一個(gè)進(jìn)入VQQ的消息的截止時(shí)間Cli(t) -t， Cli (t)為該消息的任務(wù)時(shí)限，由發(fā)送消息的源端系統(tǒng)決定，t為當(dāng)前時(shí)間；2)比較當(dāng)前隊(duì)列中各消息的截止時(shí)間大小，對(duì)新消息設(shè)置初始優(yōu)先級(jí)，截止時(shí)間越小的消息初始優(yōu)先級(jí)越高；步驟六、若當(dāng)前進(jìn)入VQQ的消息截止時(shí)間最短，即初始優(yōu)先級(jí)最高，則轉(zhuǎn)發(fā)此消息到的物理端口，完成對(duì)消息的轉(zhuǎn)發(fā)；若當(dāng)前進(jìn)入VQQ的消息截止時(shí)間不是最短即初始優(yōu)先級(jí)較低，則進(jìn)入下一步；步驟七、消息在VQQ中繼續(xù)等待，并每隔一個(gè)指定的時(shí)間段后，對(duì)VQQ中的所有的消息優(yōu)先級(jí)加一，每次選擇優(yōu)先級(jí)最高的消息發(fā)送；步驟八、每當(dāng)VQQ有新消息到來時(shí)，進(jìn)入步驟五。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)交換機(jī)調(diào)度方法，將要發(fā)送的消息封裝成標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀格式并進(jìn)行過濾，根據(jù)路由配置表將過濾后的消息發(fā)送到AFDX交換機(jī)的輸出緩沖區(qū)并建立一個(gè)虛擬的輸出隊(duì)列VQQ，計(jì)算每一條VQQ中的消息的緊迫程度并設(shè)置初始優(yōu)先級(jí)，按照優(yōu)先級(jí)的順序發(fā)送信息。本發(fā)明有效減少了高優(yōu)先級(jí)消息的延遲時(shí)間，提高了AFDX網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04L12/56GK102201988SQ201110123250
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者史國(guó)慶, 吳勇, 張建東, 時(shí)洋洋, 李杜娟 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)