[发明专利]用于处理精确时间协议的方法和网络节点

说明书

背景技术

本发明通常涉及用于同步计算机网络中的时钟的系统，并且更特别地涉及用于改进网络节点（它将时间传输协议服务提供到其它网络节点）中的时间传输处理能力的技术。

如在标题为“连网测量和控制系统的精确时钟同步协议标准（Stardard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems）”的IEEE-1588-2008标准中定义的，精确时间协议（PTP）允许在数据分组网络上的时钟的精确同步。简言之，PTP用于将“大师（grandmaster）”时钟的精确的一天中的时间分配到从时钟。这通过使用PTP分组（它包含内部携带的时间戳）的交换来完成。从时钟调整这些时间戳来考虑端到端的延迟，并且在一些情况下可以获得对准到具有亚微秒精确的大师的本地的一天中的时间。

IEEE 1588标准描述用于时钟分配的分层的主从架构。在此架构中，“普通时钟”是具有单个网络连接的装置。普通时钟可以是同步参考的来源（在这种情况下它被称为“主（master）”）。备选地，普通时钟可以是同步参考的目的地（在这种情况下它被称为“从（slave）”）。与此相反，“边界时钟（boundary clock）”具有多个网络连接并且可以将同步从一个网络段传输到另一个。系统中的根定时参考称为“大师”。大师将同步信息传送到驻留在其网络段上的从时钟。这些从时钟可包含一个或多个边界时钟，然后边界时钟可以将同步的时间传输到其它时钟（对其而言，边界时钟用作主）。

虽然通常使用组播发消息来发送PTP消息，但是IEEE 1588-2008包含规范来允许主时钟以逐端口为基础而协商单播传送。普通和边界时钟所使用的PTP消息包含Sync、Delay_Req、Follow_Up和Delay_Resp消息，它们用于跨过网络传输时间相关信息。所谓的“透明时钟”使用附加的消息类型来为传输的一天中的时间的改进的校正测量跨过网络的延迟。这些包含PDelay_Req和PDelay_Resp消息。在所谓的“最佳主时钟算法”（BMCA）中使用Announce消息来确定网络中的主从层次的配置，并且选择大师。特别地，在IEEE 1588-2008中，最佳主时钟算法使用Announce消息来建立时钟层次并且选择大师。附加的管理和信令消息用于配置并且维持PTP系统。

一些PTP消息类型是时间关键的，因为它们必须在传送或接收上被准确地定时间戳。被称作“事件（event）”消息并且通常多次重复的这些消息包含Sync、Delay_Req、PDelay_Req和PDelay_Resp消息。其它非时间关键的PTP消息被称作“一般”消息。这些包含Announce、Follow_Up、Delay_Resp、PDelay_Resp_Follow_Up消息、以及管理和信令消息。

PTP边界时钟（BC）的每个主端口可要求将服务提供到多个从客户端。PTP主端口可以支持的客户端的总数量受限于运行用于PTP端口的PTP协议栈的处理器的计算能力。如果使用到和来自每个从的单播传输，则尤其如此。因此，需要改进的技术来在边界时钟中实现PTP。

发明内容

在本发明的若干实施例中，通过将PTP边界时钟主端口的更高速率、更低接触的PTP分组处理功能从PTP协议引擎移到网络处理器来更充分地开发网络处理器的高效分组处理能力。这样做可以减少95%那样多的通用处理器的负荷，因此显著改进边界时钟的扇出（fan-out）能力。低接触功能包含重复的、高速率消息生成功能，例如，Sync和Delay_Resp消息的生成。高接触功能包含由PTP主端口功能执行的更高级别的、较不频繁执行的任务（例如，单播协商、管理消息的生成和处理等）。通过将低接触功能移到高效网络处理单元，可以显著减少在PTP处理器上的处理负载。