[发明专利]一种发送受限业务规划调度方法

说明书

本发明属于发送受限业务调度技术领域，公开了一种发送受限业务规划调度方法，由系统自行生成并维护一份动态的业务规划调度表，并按照此业务调度表来对业务进行带有优先级的轮询调度；该业务规划表按照业务下发的先后顺序来生成轮询的优先级，其中下发较早的业务轮询优先级较高；系统在运行过程中，按照表项中的优先级从高到低进行轮询，直至轮询到满足发送间隔要求的业务后停止，并在不与其它类型业务冲撞的情况下出队，在业务开始出队时，将得到调度的表项链接到空闲链表中，并将该表项的上一表项与下一条表项相链接。本发明业务整体的调度时延很小，减少了系统对FPGA存储资源的消耗。

技术领域

本发明属于发送受限业务调度技术领域，尤其涉及一种发送受限业务规划调度方法。

背景技术

目前，随着航空、航天、船舶及汽车等复杂性系统的发展，对数据传输带宽、实时性、可靠性提出了更高的要求，航空电子全双工交换式以太网(AFDX)网络、时间触发以太网(TTE)等确定性网络已广泛应用于航空航天电子控制系统及汽车网络等领域，速率受限(rate constrained)业务，简称RC业务，作为一种事件触发型业务，具有灵活性、动态性的优点，通过建立最大化带宽利用的周期通信来保证在复杂的网络中有限的传输时延，已成为确定性交换式以太网的主流通信业务之一。

对于发送受限业务来说，时延与抖动是其业务性能与网络服务质量(QoS)的关键，以速率受限(RC)业务为例，传统速率受限(RC)业务的调度方式主要有以下几种：

使用先进先出队列(FIFO)缓存。这种调度方式利用了FIFO本身先进先出的特点，只需简单的对数据帧进行缓存，在发送时再依次读取，这种调度方法易于实现，队列管理简单，但发送受限业务往往为了不同的目的而使得业务的发送受到了一定的限制，例如速率受限(RC)业务就是对业务的带宽进行了限制，事实上采用FIFO缓存的方式时，若是FIFO中先入的业务一直不满足发送的条件，那么在它之后入队的业务即使满足了发送的条件也无法发送，这使得业务的派发时延会非常大，同时多条业务使用同一个FIFO的方法使得不同业务之间的耦合影响非常严重，故这种实现方法在发送受限业务的调度上有着严重弊病。

简单轮询的调度方法。通过对不同业务进行轮询选择，对所有队列公平地分配带宽资源，这虽然保证公平性，但是效率较低，而且派发时延无法保证，一个入队较早的数据帧，可能因为该队列号刚刚被调度过不久，这使得其必须等待后续队列号全部轮询完成之后才能得到调度，这在一些应用场景下是不被允许的。

基于优先级的调度方法，主要有静态优先级队列调度算法(AVLSP)，索引表静态优先级调度方法(AISP)等，都是通过不同的算法来设置优先级，尽可能减小平均时延，但是这种静态的表项仅仅适用于各种业务流量相对稳定的情况下，在业务流量变化较大或者说业务流量没有任何规律的情况下，静态的优先级表项显然不够灵活，在保证了少数高优先级业务的同时，会导致大量的较低优先级业务的时延等参数性能很差。

基于时间片的RC业务调度表的方法。这种基于时间片的RC业务调度方法在业务数量很少时，还能保证其一定性能，但随着业务数量的增多，不仅业务的派发时延等性能无法保证，该业务规划表的规划生成也变得非常困难与复杂，甚至在业务数量达到一定程度时，完全无法生成一套满足要求的业务规划表。

速率受限业务，作为一种事件触发型业务，具有灵活性、动态性的优点，但事件触发型业务随机无规律，对系统及业务传输性能影响很大，如何既保持着其灵活性、动态性的特点又要满足其速率受限的约束，同时还需要保障系统内各个业务之间的整体性能以及防止各个业务之间互相产生影响，是解决以上问题及缺陷的主要难度。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)传统速率受限(RC)业务的调度方式，普通FIFO缓存中的不同业务耦合严重，不同业务之间有着严重影响，一个先进入缓存的业务被限制发送时，在它之后的所有业务都将被阻塞。