来源：TSNLAB 微信公众号

很多时候人们会把TSN和由IEEE 802.1Qbv定义的TSN门控调度划等号。关于这点我在很多场合很多途径都不厌其烦的表达过，TSN是一系列技术的集合，Qbv门控只是其中一项名声很响亮的技术。从数据面调度的角度，TSN还有几种不同的调度方式。

当然，这不是我们今天话题的重点。我们今天就谈Qbv门控调度以及如何理解门控调度的编排。

1.门控编排可以看做是一个纯数学问题，学术界很热衷于研究。

可以用道路交通举例类比，如下图所示：已知每个小汽车通过路口的时间（类比于存储转发时延+设备固有时延）、从一个路口到下一个路口的时间（类比于链路时延），已知小汽车要求抵达机场的最晚时间（类比于时延需求），问如何在各个路口规划让哪个小汽车先通过（类比于TSN门控规划，如让小车A、B在路口甲分别进入队列a、队列b，队列a在1-2s开门，让小车A通过，队列b在2.5-3.5s开门，让小车B通过）。

在进行规划的时候，有一个简单的原则，就是“谁更着急，让谁先走；谁不着急，就可以等等”。

试想，在有几百个路口、几千台小车的情况下，这个问题确实会变得无比复杂。

2.实际场景的约束，带来的是门控编排问题的极大简化

约束1：不是所有“小车”都要保障。TSN相比于当前的总线类解决方案而言，最大的优势在于能为部分流提供确定性低时延服务的同时，混合承载其它流量。也就是说，在进行门控规划时，我们仅仅考虑关键流即可。

约束2：使用Qbv保障的流量都有稳定的周期特征。如果流量是音视频类的，有显著的波动和突发特性，则适合使用异步QoS类调度，TSN或者说802.1Q的标准转发流程里定义了优先级调度、带宽分配调度（如加权轮询）、CBS整形器、ATS整形器。如果流量是事件触发的，但对时延的要求又特别特别高的话，适合使用SP调度，视情况配合帧抢占甚至cut through转发。

约束3：无法编排端侧行为。也就是说，网络（至少在短期内）不能决定，例如让小车A在1s发车，小车B在2s发车，这样他们在路口自然就错开了。因此，对于关键流，并不需要费劲心思把它们的报文编入不同的队列，分配“谁先谁后”；而可以让他们进入一个队列，谁先到就赶紧先走。由于约束1的存在，网络对于关键流而言，一定是轻载的。这时候，对于关键流量进行“你明明可以走，但我偏要你多等等，这样下一跳才不会有突发”的这种操作很可能“费力不讨好”。在一跳上因为基于时间的整形多等了100us的话，可能“一辈子”都追不回来了。    也许在未来，更多的端侧设备支持和网络的协同编排后，可以通过在端侧合理的“负载分担“，即通过编排合理地把发送相位错开，避免报文在网络中突发到一起，从而进一步提高网络性能和对关键流的容量。

3.Qbv时间整形器的本质：整的是非关键流报文，不是整关键流报文

这就好比，领导出行，交通管制，从来我们都是红灯，领导通行方向都是绿灯。同样，Qbv提升关键流时延性能保障的关键，就是要避免低优先级对高优先级报文的阻挡，即在高优先级报文到来之前，把低优先级的队列关闭。而高优先级队列要不要关，什么时候关，并不重要，高优先级队列一直开着门，又有什么影响呢（就像SP调度里面，高优先级永远是高优先级，又有什么关系呢），无非大家一起开门的时候，继续使用优先级或轮询调度而已，带宽不会被浪费。如果真的饿死了低优先级，要么就是因为高优先级确实要占用足够多的带宽，那没办法，扩容吧；要么是因为高优先级的端侧行为错误，那这个属于入口policing的任务（如Qci），而不是出口调度器的任务。   下图是一个门控示例，在每个周期内根据关键报文要到达的时间相位规划了两个“特快通道”时隙。

与此同时，严格优先级调度虽然是一种简单有效的调度方法，但是，一个1500Byte的低优先级以太帧，在100M、1G带宽上，最多可以给高优先级关键流量带来120us、12us的时延。不要小看这点时延，在工业控制的角度，尤其是对于控制精度要求最高的同步运动控制等场景，可能会造成很大的影响。

读完这篇，请先消化一下；下一篇，我们会结合一个具体案例来讲解。