[发明专利]一种面向时间敏感网络的报文缓冲区管理方法

说明书

本发明公开一种面向时间敏感网络的报文缓冲区管理方法，该方法包括缓存报文步骤，包括：S1.预先配置ST报文缓冲区以及描述符缓冲区；S2.当接收到时间敏感报文时，查询预先配置的报文缓冲区地址信息表，获取当前接收到的时间敏感报文在ST报文缓冲区中对应的报文缓冲区地址，以及查询描述符队列管理表，获取描述符队列的当前指针；S3.根据获取的当前指针将报文缓冲区地址写入描述符缓冲区，并更新描述符队列管理表，以及根据报文缓冲区地址将当前接收到的时间敏感报文写入ST报文缓冲。本发明能够满足时间敏感报文高优先级的存储需求，且能够为时间敏感报文预先分配缓冲区资源，提高缓冲区资源利用率。

技术领域

本发明涉及时间敏感网络(Time Sensitive Networking,TSN)技术领域，尤其涉及一种面向时间敏感网络的报文缓冲区管理方法。

背景技术

时间敏感网络(Time Sensitive Networking,TSN)技术是一组工作在数据链路层的协议族，通过在标准以太网的基础上引入时间同步、确定性分组转发、帧复制与消除等功能，对传统以太网在实时性、容错性方面进行增强，旨在为时间敏感流量提供确定性、可靠性的服务，在航空航天、5G、高端装备制造等领域有良好的应用前景。

时间敏感网络中存在着三种类型的流量，分别是具有硬实时要求的时间敏感流量(ST流)、具有软实时要求的速率约束流量(RC流)、以及对实时性没有要求的尽力而为流量(BE流)。其中时间敏感流量是一类需要满足低延迟、低抖动需求的周期性流量，该类流量是保证时间敏感网络实时性、确定性的关键。因此，在TSN网络中时间敏感流量通常被设置为最高优先级，以保证网络中时间敏感流量的确定性传输。

随着各类实时应用场景中时间敏感流量的数目越来越多，例如在车载网络中，随着车上传感器数量成倍的提升，网络中时间敏感流的数目由几百条增长到几千条。流量数目的增长直接导致了交换设备上缓冲区资源的紧张，但是传统的工控设备是典型的内存资源有限的嵌入式系统，其中时间敏感流量的传输常采用片上存储器，这使得交换设备上的存储资源更为稀缺，因而传统的基于单端口的缓冲区难以满足报文缓存的需求。为解决上述问题，目前TSN交换机上通常需要采用多个输出端口共享缓冲区资源，以提高缓冲区资源的利用率，而这类实现方式需要配套采用相应的报文缓冲区管理方法。

TSN交换机上现有的报文缓冲区管理，通常采用动态缓冲区管理的方法，即时间敏感报文和非时间敏感报文的缓冲区地址由一个动态缓冲区管理队列进行统一分配，报文从输入端口进入交换机时，动态缓冲区管理队列的队首头部被取出，作为该报文的缓冲区地址；报文被读取后，存储该报文的缓冲区地址送往队尾，以分配给后续输入报文存储。但是该类报文缓冲区管理方式是对所有报文实现缓冲区地址的公平分配，当缓冲区资源发生溢出时，可能会导致时间敏感报文的丢包，因而上述传统方案在面对TSN应用场景中时间敏感流量数目不断增加、交换设备缓冲区资源利用率低的问题时，依旧难以满足时间敏感报文高优先级的存储需求。因此，迫切需要一种实现时间敏感报文缓冲区管理的方法，以满足时间敏感报文高优先级的存储需求，同时提高交换设备缓冲区资源利用率。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、能够满足时间敏感报文高优先级的存储需求，且缓冲区资源利用率高的面向时间敏感网络的报文缓冲区管理方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种面向时间敏感网络的报文缓冲区管理方法，该方法包括缓存报文步骤，所述缓存报文步骤包括：

S1.预先配置ST报文缓冲区以及描述符缓冲区，所述ST报文缓冲区用于缓存时间敏感报文，所述描述符缓冲区用于存放描述符队列中下一个报文的报文缓冲区地址描述符，通过描述符队列管理表管理所述描述符队列的指针；