[发明专利]时钟同步系统的容错设计

说明书

本公开涉及时钟同步系统的容错设计。提供了一种用于同步时钟的系统。该系统包括网络中的多个设备，每个设备具有本地时钟。该系统被配置为根据主生成树来同步本地时钟，其中，主生成树具有通过多个主链接连接的多个节点，多个节点中的每个节点表示多个设备中的相应设备。该系统还被配置为在主生成树中检测到故障之前计算备用生成树，其中，该备用生成树包括与主链接不同的一个或多个备用链接。这样，在检测到主生成树中的故障时，系统重新配置多个设备，使得根据备用生成树执行时钟同步。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年4月14日提交的美国临时专利申请No.63/009,512的提交日期的权益，其公开内容通过引用合并于此。

技术领域本公开涉及时钟同步系统的容错设计。

背景技术

包括用于分布式系统和存储、网络遥测和管理的协议的数据中心的许多方面要求在分布式组件之间保持一致的时间。但是，温度变化和老化可能导致分布式组件的本地时钟中的振荡器发生漂移或速率变化，本地时钟中也可能发生位翻转(bit flip)等。因此，数据中心可以具有时钟同步系统以确保分布式组件的相应本地时钟在一个时限(timebound)内同步。由于许多原因，小的时限是可取的。例如，用于分布式数据库的事务可以在承诺之前等待预定的时限以确保一致性，这意味着较大的时限可能会延迟此类事务。作为另一个示例，通常测量往返延迟而不是单向延迟以进行遥测和拥塞控制，因为典型的时限可能太大而无法测量准确的单向延迟。再如另一示例，使用不同设备生成的错误日志进行调试时，时限可能会造成困难。

时钟同步系统也可能由于许多原因而故障。作为某些示例，诸如交换机和网络接口卡(NIC)之类的网络设备可能会由于位翻转或存储器损坏(memory corruption)而发生故障，设备之间的链接可能会因网络问题而发生故障。在故障或疑似故障的情况下，数据中心的分布式组件可能会假设最坏情况的时限，这可能会对上述各种示例操作产生负面影响，包括提交事务的更大延迟。当检测到故障时，时钟同步系统可以计算备用计划，该备用计划将系统重新配置以恢复同步。但是，计算备用计划可能会花费很长时间，导致数据中心提供的服务中断。此外，当一个或多个组件以使得系统无法确定组件是否发生故障的方式表现时，可能会发生拜占庭式故障，从而导致设备和/或应用继续依赖错误的时间戳。

发明内容

本公开提供了由一个或多个处理器根据主生成树配置网络中的多个设备以进行时钟同步，其中，所述主生成树具有通过多个主链接连接的多个节点，所述多个节点中的每个节点表示所述多个设备中的相应设备；在所述主生成树中检测到故障之前，由所述一个或多个处理器计算备用生成树，其中，所述备用生成树包括与所述主链接不同的一个或多个备用链接；以及在检测到所述主生成树中的故障后，由所述一个或多个处理器重新配置所述多个设备，使得时钟同步根据所述备用生成树来执行。

所述方法可以进一步包括：在检测到所述主生成树中的所述故障后，计算第二备用生成树，其中，所述第二备用生成树包括与所述备用链接不同的一个或多个第二备用链接。

所述方法可以进一步包括：由所述一个或多个处理器周期性地计算附加的备用生成树，其中，所述附加的备用生成树包括与所述备用链接不同的一个或多个附加的备用链接。

所述主生成树可以包括主根节点，并且所述备用生成树包括作为所述主根节点的子的备用根节点，并且其中，所述主链接将所述主生成树的所有非根节点连接到所述主根节点，并且所述备用链接将所述备用生成树的所有非根节点连接到所述备用根节点。

所述主生成树可以包括一个或多个主子树，并且所述主链接不在所述主子树中的任一个内形成任何环路。

在所述备用生成树中，任一个给定节点的备用父节点不是所述给定节点的祖先。