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网络不可靠,用户两行泪

2024/12/31 15:57:04

来源:TSNLAB 微信公众号

如果说保障有界(低)时延是TSN的亮点,也是各厂商的性能宣传/竞争点,那高可靠性则是TSN技术中不可忽视的一个重点,甚至在部分场景下用户关注可靠性胜于时延。本文介绍:

•流识别

•逐流过滤与策略

•多发选收

流识别(Stream identification):由802.1CB定义(而非802.1Qci哦,TSN三大误解之一),本质上就是根据以太帧头部的目的MAC地址、源MAC地址、VLAN_ID,以及里层IP头部的信息等,识别报文,并分配一个ID——叫做stream_handle。目前给出了4种具体的流识别方式,其中三种被动模式,一种主动模式(可以重写帧头的部分字段),如下图。

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逐流过滤与策略(PSFP,Per-Stream Filtering and Policing):由802.1Qci制定,可实现对于流的过滤与策略操作。具体地,基于一个帧的stream_handle(由流识别给出)和优先级(VLAN TAG里面的PCP字段),把该帧置入特定的流过滤器(Stream Filter);该帧从流过滤器中获得一个Gate ID,并进入相应的流门(Stream Gate,注意这个门和Qbv中的门控无关);该帧从流门中获得一个IPV(内部优先级),以此确定该帧属于哪个traffic class。流过滤器可以实现基于帧长的过滤策略;流门可以实现基于时间的过滤策略;流策略器(Flow Meter,在Qci之前就已经存在了)可以实现基于流量速率和突发的过滤策略。这些过滤策略的存在,可以保障TSN网络不受个别流量异常行为的影响,不论异常行为是来自于恶意攻击,还是设备故障。最后,基于流门,还可以支持流量的周期式入队,进而实现周期排队转发(CQF)及其类似方案。

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多发选收(FRER,Frame Replication and Elimination for Reliability):由802.1CB定义。多发选收是中文语境下的俗称,但是简洁且基本准确地表达了这项技术的作用:在特定节点把报文复制多份,从不同路径发出,然后在特定节点接收这些报文,删除多余的复制报文。FRER的重要特点,是能形成上层应用无感知的无缝冗余方案(即所谓Seamless Redundancy),从而大大提升网络传输的可靠性。

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至于“多发选收”的过程中,多路径如何定义,不在802.1CB的负责范围内。如网络仅仅是二层网络,那么IEEE 802.1Q中已经有经典的快速生成树协议RSTP、多生成树协议MSTP、最短路径桥接SPB、以及802.1Qca提供了一种显式路径的方案;如果涉及三层转发,那当然可以配合三层的路由方案等,制定多发选收的总体方案。

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