[发明专利]一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法

说明书

本发明属于网络通信技术领域，公开了一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，结合虚拟化技术的TSN调度能够屏蔽底层物理资源的技术细节，通过虚拟化技术将物理资源抽象成多个逻辑上独立的虚拟资源，为上层提供统一的可编程接口。本发明对实时性要求较高的业务有效调度，可以在运行时实现对多核处理器资源的动态规划，自适应调整分组，有利于负载均衡；针对TSN任务不同情况，选择任务错失率较低的方案，并基于反馈机制进行自适应调度，增强了多处理器资源分配的公平性和有效性。

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法。

背景技术

车载时间敏感网络(Time Sensitive Network,TSN)是一种面向音频视频或多媒体应用的新型网络，针对音频视频这类实时性要求较高的业务应用场景，TSN的时间要求高于普通异步网络。在物联网(Internet of Things,IoT)飞速发展的今天，TSN通过以太网音视频桥接(Ethernet Audio/Video Bridging)技术为核心，已经成为IoT未来发展的趋势之一。但目前TSN网络节点仅具有单一的交换功能，面对日益增长的业务容量需求和更加严苛的业务实时约束，TSN网络的实时性调度面临更加严峻的挑战。

虚拟化技术作为云计算的基础架构，能够根据用户的需求来调整资源分配，对虚拟资源进行抽象，也能够实现对单一物理服务器资源进行划分从而产生多个彼此隔离的虚拟机资源。传统单一的网络交换节点已经无法满足不断增长的业务容量及实时性需求，以虚拟化技术为基础，集成交换、存储和传输的新型网络结构成为了人们研究的焦点。在一个非虚拟化网络系统中，单一的操作系统控制着全部硬件平台资源，而虚拟化系统则可以有效地将管理权分配给虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor，VMM)。VMM是虚拟机的核心，它位于底层硬件和操作系统之间，可为上层分出多个虚拟机，并保证彼此隔离，管理底层硬件的访问权，为客户操作系统提供一套虚拟的硬件环境。VMM采用某种调度算法在各虚拟机中共享中央处理器(Central Processing Unit，CPU)资源。

传统TSN业务调度算法仅在单一具有交换功能的节点上控制业务传输时延，在允许时延内保证业务可调度，但单一的物理资源调度使得资源利用率低，且计算能力有限，无法满足日益增长的业务需求变化和大容量音频视频传输时延要求。虚拟化技术是一种对计算机资源进行抽象模拟的技术，其意图是通过为用户和应用程序提供一个以异构资源为对象的集成操作平台，以达到提高资源利用率的目的。在TSN业务调度问题中，将传统的单一交换节点通过虚拟化技术实现多个虚拟中央处理器(Virtual Central Processing Unit，VCPU)，将底层资源抽象为多个独立资源供上层使用，无疑可以提高TSN中业务的可调度性。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统TSN业务调度存在单一物理资源使用率低，且计算能力有限的问题，无法满足日益增长的业务需求变化和大容量音频视频传输时延要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法。

本发明是这样实现的，一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法适用于分布式计算集群，将各物理服务器看作网络节点，网络内业务根据需求传输转发，结合虚拟化技术的TSN调度能够屏蔽底层物理资源的技术细节，通过虚拟化技术将物理资源抽象成多个逻辑上独立的虚拟资源，为上层提供统一的可编程接口；在多CPU计算机上开启多个虚拟机并设置多个VCPU，在每个多VCPU虚拟机上模拟运行TSN业务类型，通过对实时任务的自适应调度算法对各类TSN任务进行调度，采用自适应截止期优先调度算法(Adaptive Earliest Deadline First，A-EDF)，根据任务类型及任务量动态分配处理器资源分组，实现对实时任务的合理调度。