上次把TSN的背景的事情說(shuō)了一下，就是為什么（Why）要推進(jìn)TSN？以及TSN的歷史，這次我們談?wù)勊侨绾芜\(yùn)行的(How)？

　　TSN到底怎么運(yùn)行的？（How）

　　簡(jiǎn)而言之，TSN核心工作就是三件事，（1）對(duì)表，（2）控制紅綠燈開(kāi)關(guān)讓車(chē)流通過(guò)的流量調(diào)度策略，（3）.配置網(wǎng)絡(luò)的工具。

　　第一件事情：對(duì)表

　　先說(shuō)對(duì)表吧！小時(shí)候看電影（80年代初，很多是黑白的）最喜歡就是看打仗的片子，小時(shí)候不明白，為啥每次打仗前指戰(zhàn)員們都會(huì)亮起胳膊說(shuō)“對(duì)表”—困惑了很多年，后來(lái)慢慢的悟出點(diǎn)門(mén)道了，古代的打仗就是騎兵、機(jī)弩、強(qiáng)弩、還有什么投石車(chē)、云梯、耬車(chē)、攻城車(chē)輛，這些兵種都得按時(shí)間順序進(jìn)行配合，別騎兵沖太快，被自己后面的強(qiáng)弩給射死了，應(yīng)該是剛好箭的壓制到對(duì)方不能抬頭，然后騎兵剛好到，讓對(duì)方無(wú)法準(zhǔn)備，這都要考慮箭的射速、最大射程、騎兵運(yùn)動(dòng)距離與速度，實(shí)現(xiàn)最佳的匹配—這就是所謂的協(xié)同作戰(zhàn)，制造過(guò)程里也是一樣的??！所有機(jī)器要協(xié)調(diào)，必須對(duì)表啊！否則，刀具就被磕壞了，模具就被撞了，那多麻煩，只不過(guò)，制造這個(gè)時(shí)間的精度是微秒級(jí)，而那個(gè)騎兵打仗可以到秒這個(gè)準(zhǔn)確度上就好了，當(dāng)然現(xiàn)在的打仗也要精度很高，否則一顆導(dǎo)彈扔偏了損失幾十萬(wàn)幾百萬(wàn)美刀不說(shuō)，還可能把自己的盟友炸了（美國(guó)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)不就經(jīng)常干這種事嗎？）。

　　對(duì)表得先有個(gè)基準(zhǔn)

　　怎么對(duì)表呢？以誰(shuí)的表為基準(zhǔn)呢？這個(gè)世界的原則其實(shí)很簡(jiǎn)單—誰(shuí)的表貴就是誰(shuí)的，你要是帶快那種幾十塊的不知道啥牌子的，那不行，人家天梭（Tissot）就得壓你一頭，當(dāng)主時(shí)鐘，你要是像B和抖音里那個(gè)朱一旦一樣，動(dòng)輒拿出塊奧米伽（Omega），那起步也得5千歐羅，你行你上，這時(shí)突然有一老派男人悠然掏出一塊百達(dá).翡麗（PartekPhilippe）—“你并不真正擁有著塊表，你只是替你的后代保存這塊表”，識(shí)貨的主就會(huì)讓它做主時(shí)鐘（Master）你不讓人家做主時(shí)鐘行嗎？然后，你們都變成奴隸（Slave），聽(tīng)人家的。

　　選好主時(shí)鐘，然后就得把時(shí)鐘信息發(fā)給你們每個(gè)人了，你們就以人家為準(zhǔn)，調(diào)整自己的時(shí)間吧！當(dāng)然了，這里還有問(wèn)題就是這個(gè)線路上總會(huì)消耗點(diǎn)時(shí)間、時(shí)間信息出去了，你如果不給閉環(huán)反饋一下，它這個(gè)時(shí)間在路上走了多少時(shí)間，其實(shí)你也不知道，比如昨天我經(jīng)過(guò)路口剛好趕上綠燈，今天我剛好一路上老碰到紅燈，這個(gè)時(shí)間就具有不確定性啊！那這個(gè)延遲怎么被計(jì)算出來(lái)讓其它人都知道，你到底啥時(shí)候出發(fā)的？估計(jì)啥時(shí)候能到啊？對(duì)表是為了讓大家都知道時(shí)間，然后延遲計(jì)算就是讓大家能夠清楚的知道耽誤了多少時(shí)間？

　　TSN是由一系列標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的，其中第一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)就是對(duì)表和延遲計(jì)算用的，叫IEEE802.1AS，IEEE802.1AS-Rev,都是在IEEE1588時(shí)鐘同步協(xié)議上發(fā)展的升級(jí)版。

　　第二件事情就是流量調(diào)度

　　什么叫調(diào)度策略？

　　醫(yī)院里掛號(hào)10個(gè)窗口10個(gè)隊(duì)，而浦東機(jī)場(chǎng)國(guó)際進(jìn)關(guān)是1個(gè)隊(duì)列對(duì)20個(gè)窗口，哪個(gè)效率更高？據(jù)我的老師在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析說(shuō)，機(jī)場(chǎng)這個(gè)隊(duì)列的調(diào)度機(jī)制會(huì)效率更高，因?yàn)?，大家都知道，你發(fā)現(xiàn)你前面總是會(huì)遇到一個(gè)要么到了才拿出卡或錢(qián)包、然后還問(wèn)來(lái)問(wèn)去搞不清楚，但是，機(jī)場(chǎng)就是只要前面一個(gè)窗口結(jié)束，馬上隊(duì)列就可以補(bǔ)上去，所以，是比較快的—這就是好的調(diào)度和差的調(diào)度機(jī)制設(shè)計(jì)，它不牽扯到任何的技術(shù)，只是一個(gè)策略選擇問(wèn)題，所以，選擇一種策略機(jī)制本身也是關(guān)乎效率的。

　　交通流量調(diào)度

　　TSN作為通信，其實(shí)它的流量調(diào)度，就跟路口的交通里的紅綠燈一樣，都是為了最大的效率，降低擁堵，提高通行效率。其實(shí)，交通系統(tǒng)里為了降低擁塞、提高吞吐能力（負(fù)荷）的方式可多了，像高鐵，那就是專(zhuān)用通道，人家是專(zhuān)用的軌道上跑的，別的車(chē)跑不了，你要說(shuō)交通的話，還有這個(gè)不用紅綠燈的，提高效率，上海、北京很多城市都有高架，有立交橋來(lái)進(jìn)行流量分配，不過(guò)，聽(tīng)說(shuō)西二環(huán)那個(gè)立交橋都會(huì)讓司機(jī)繞圈，所以流量調(diào)度還是很講究的。

　　高鐵這種專(zhuān)用通道，一般來(lái)說(shuō)就像是以前的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，它必須得有鐵軌，而且這個(gè)鐵軌還不能隨便開(kāi)叉，八橫八縱，而且它太快了，你不能一個(gè)小站都停一下，它啟動(dòng)和制動(dòng)的過(guò)程消耗的時(shí)間就挺長(zhǎng)—從北京到上海的高鐵，停站3個(gè)的和停站10個(gè)就差了1個(gè)小時(shí)，你不能像高速公路可以深入到小的城市，而且到處有入口出口，高速公路算是一種提高效率的辦法，比以前國(guó)道那種到處都是開(kāi)口的就方便了，越是少的道口就速度越高，但是，那樣就不靈活了，必須你們才能走，而且還比較貴—因?yàn)槲覀儞碛腥澜缱铋L(zhǎng)的收費(fèi)高速公路，也不是誰(shuí)都消耗的起的，所以，還得有國(guó)道、省道這種普通公路，還得有鄉(xiāng)間低等級(jí)公路，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

　　TSN其實(shí)就是一種混合模式的交通方式—既可以有專(zhuān)用通道讓你緊急的車(chē)走，還有讓你消防車(chē)也可以、還有就是普通車(chē)，這個(gè)時(shí)候就不管你們開(kāi)BMW還是夏利，都按照那兩根車(chē)道走。

　　TSN的幾個(gè)調(diào)度器（Shaper）

　　TSN如果從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，有幾種常用的Shaper-可以翻譯成“整形器”、“賦型器”，或者有的也叫“Scheduler”-調(diào)度器，都可以，因?yàn)樗谋举|(zhì)就是一個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)度的策略，策略這個(gè)詞看上去挺高大上，其實(shí)，簡(jiǎn)單就是誰(shuí)先走，誰(shuí)后走的問(wèn)題。

　　嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)

　　在說(shuō)TSN調(diào)度策略之前，我們先要說(shuō)一下“優(yōu)先級(jí)”的問(wèn)題，在TSN的數(shù)據(jù)包里，它與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)包不同，是插入了32位標(biāo)記數(shù)據(jù)幀，其中有3位是優(yōu)先級(jí)標(biāo)記的，這個(gè)是按照一種嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)，就是0/1/2/3/4/5/6/7這個(gè)順序，在策略上稱(chēng)為“嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)”，你們按照優(yōu)先級(jí)順序，人家走了你才能走，不要跟我說(shuō)你有十萬(wàn)火急的事情，爺這里就這規(guī)矩，想插隊(duì)沒(méi)門(mén)。

　　TSN調(diào)度策略（基于多種整形器來(lái)實(shí)現(xiàn)）

　　策略1：基于信用的整形器（CBS）

　　基于信用的整形器（Credit-BasedShaper），是比較早的一個(gè)策略，在2012年那會(huì)人家就已經(jīng)開(kāi)始研究了，在這個(gè)調(diào)度策略里，有兩個(gè)VIP客戶(hù)，他們不能等你們按照那個(gè)嚴(yán)格優(yōu)先級(jí)來(lái)走的，其中兩個(gè)隊(duì)列賦予了較高的優(yōu)先級(jí)，你們兩個(gè)先走，但是，1號(hào)隊(duì)列走的時(shí)候你的信用—這個(gè)重要的指標(biāo)就會(huì)下降，2號(hào)隊(duì)列里的數(shù)據(jù)，它信用會(huì)上升，然后1號(hào)傳完或信用沒(méi)了，2號(hào)來(lái)傳，等1號(hào)和2號(hào)傳完了，其它隊(duì)列在按照所謂的優(yōu)先級(jí)來(lái)傳。

　　萬(wàn)一它兩個(gè)隊(duì)列占著這個(gè)電話線不放呢？不行，他們兩個(gè)加起來(lái)不能超過(guò)整個(gè)帶寬的75%，否則，你碰到兩個(gè)話多的，別人就沒(méi)有機(jī)會(huì)插話了，那信息就無(wú)法協(xié)同了。

　　這個(gè)機(jī)制它在7個(gè)跳轉(zhuǎn)（Hop-數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)一個(gè)交換機(jī)叫一個(gè)跳轉(zhuǎn)）它會(huì)有250μS的延時(shí)，這個(gè)對(duì)于ADAS還是可以接受的，因此，目前汽車(chē)工業(yè)主要是這個(gè)整形器的研發(fā)為主。

　　在汽車(chē)行業(yè)里，他們把這個(gè)CBS對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1Qav和IEEE802.1Qat和IEEE802.1AS三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)打了個(gè)包，叫IEEE802.1AVB，Qav就是整形器，Qat則是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置的方法，AS就是對(duì)表的標(biāo)準(zhǔn)，所以，這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包，就人家汽車(chē)行業(yè)那幫大佬寶馬、大眾、奧迪、奔馳等一幫大眾在玩。

　　策略2：時(shí)間感知整形器（IEEE802.1Qbv-TAS）

　　工業(yè)里的時(shí)間要求比較苛刻—實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)因此有時(shí)候也叫時(shí)間嚴(yán)苛型網(wǎng)絡(luò)（TimeCriticalNetwork）,在工業(yè)里覺(jué)得AVB那個(gè)還不夠用，因此整了個(gè)叫時(shí)間感知整形器的策略（TimeAwarenessShaper）--這個(gè)整形器的概念倒是比較容易理解：

　　你們每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)了這個(gè)交換機(jī)的隊(duì)列后，有很多個(gè)隊(duì)列，然后，它有一個(gè)門(mén)控制列表，把你們分成1-8，然后它搞個(gè)周期性的隊(duì)列掃描—特別提醒，這里是一個(gè)周期性的開(kāi)關(guān)門(mén)列表，然后給你們調(diào)度：

　　ScheduledTraffic車(chē)輛：每個(gè)周期，第一個(gè)先走的，就是VVVIP車(chē)輛，這就是所謂的“周期性”、“確定性”數(shù)據(jù),干工業(yè)的都很清楚，這個(gè)數(shù)據(jù)都是很高要求的，微秒級(jí)別的刷新。

　　ReservedTraffic-預(yù)留數(shù)據(jù)流，大家記得高速公路最右側(cè)有個(gè)應(yīng)急車(chē)道吧？不讓你們走的，因?yàn)檫@個(gè)是給應(yīng)急車(chē)輛比如消防車(chē)、救護(hù)車(chē)、警車(chē)，這些車(chē)輛平時(shí)未必會(huì)占用這個(gè)車(chē)道，但是，你也得給人家留著，萬(wàn)一有十萬(wàn)火急的事情，不能耽擱。

　　BestEffort：第三類(lèi)就是其它那些數(shù)據(jù)，你們被定義為BestEffort—看這英文名字，感覺(jué)就是不受待見(jiàn)的感覺(jué)，我會(huì)盡最大努力的，我向你保證，但是，你自己心里有點(diǎn)數(shù)?。∪思疫€有VVVIP,VVIP,VIP在前面呢！

　　策略3：搶占式MAC(Qbu+802.3br)

　　其實(shí)，在Qbv的機(jī)制里，已經(jīng)很快了，不過(guò)，人類(lèi)追求更快、更高、更強(qiáng)的腳步從未停歇，咱們前面說(shuō)這個(gè)Qbv會(huì)周期性的掃描端口，然后開(kāi)門(mén)，但是，你知道，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)太龐大了，誰(shuí)知道網(wǎng)絡(luò)上還有誰(shuí)正在傳數(shù)據(jù)，所以，為了安全起見(jiàn)，每個(gè)周期開(kāi)始前都留了一個(gè)“保護(hù)帶寬”（Guardband），就是確保我這個(gè)周期一定網(wǎng)絡(luò)是空閑的，這個(gè)保護(hù)帶寬占了多少時(shí)間？它是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀，對(duì)于千兆網(wǎng)來(lái)說(shuō)，大概是1.5μS，所以，得想辦法壓縮一下這個(gè)時(shí)間，第二種情況在于—TSN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)可不像以前的工業(yè)總線，一般都是小負(fù)載數(shù)據(jù)，TSN網(wǎng)絡(luò)里可能傳輸?shù)氖且曈X(jué)、視頻信息，他們拿到帶寬使用權(quán)后，有可能占著帶寬不放—這怎么行，低優(yōu)先級(jí)絕對(duì)不能占據(jù)太多高優(yōu)先級(jí)人的時(shí)間。

　　搶占式MAC這個(gè)機(jī)制大概需要點(diǎn)硬件配合，就是在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)端口的時(shí)候采用了兩塊MAC芯片，一個(gè)叫可被搶占的MAC，一個(gè)叫快速的MAC，快速M(fèi)AC發(fā)現(xiàn)我的周期到了，調(diào)度器就會(huì)把可被搶占推到堆棧里，你先等會(huì)，兄弟，我事情比較急，先過(guò)去，反正你不著急，打斷就打斷了，等他們走了再傳一樣的。

　　這個(gè)機(jī)制在標(biāo)準(zhǔn)里由IEEE802.1Qbu+IEEE802.1br,這個(gè)IEEE802.3br就是硬件的MAC標(biāo)準(zhǔn)，Qbu則是這個(gè)調(diào)度機(jī)制的名字。

　　這個(gè)機(jī)制就是有點(diǎn)麻煩，得硬件上專(zhuān)門(mén)弄個(gè)兩塊MAC這種的方式，所以，可能價(jià)格會(huì)貴點(diǎn)吧，但是，效率肯定比Qbv還要高點(diǎn)，否則，這錢(qián)花的沒(méi)有頭腦的。

　　策略4：周期性排隊(duì)與轉(zhuǎn)發(fā)（IEEE802.1Qch）

　　還有一種機(jī)制，叫周期性排隊(duì)與轉(zhuǎn)發(fā)（CyclicQueningandFowarding），這個(gè)機(jī)制針對(duì)橋節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)候有個(gè)“一個(gè)周期走一步”的策略，比如，從這個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)，中間要經(jīng)過(guò)好幾個(gè)橋—比如隊(duì)列里的4/5兩個(gè)人，他們就每個(gè)周期相互客氣一下，4號(hào)說(shuō)，5號(hào)兄弟你先走，我這里輸入數(shù)據(jù)，你輸出，下一個(gè)周期，5號(hào)隊(duì)列說(shuō)，我這會(huì)輸入數(shù)據(jù)，4號(hào)大哥你走吧，這個(gè)有點(diǎn)不好，就是對(duì)于這4號(hào)、5號(hào)兩個(gè)兄弟來(lái)說(shuō)，他們都是每隔一個(gè)周期才能經(jīng)過(guò)一個(gè)橋，不過(guò)，好處也是有的，就是具有了“確定性”—怎么說(shuō)這個(gè)時(shí)間也是確定的?。‘?dāng)然了，這個(gè)同時(shí)也是要跟Qbv里提到的那個(gè)門(mén)控制隊(duì)列有關(guān)，就是整個(gè)隊(duì)列都有一個(gè)門(mén)控制隊(duì)列給掃描開(kāi)關(guān)端口。

　　當(dāng)然了，還有一些其它的整形器和調(diào)度策略，例如ATS-針對(duì)異步數(shù)據(jù)整形器，進(jìn)一步優(yōu)化帶寬使用效率，而IEEE802.1CB則是冗余方案，幀復(fù)制和丟棄的機(jī)制，這里就不多說(shuō)了，否則太長(zhǎng)了。

　　第三件事情：網(wǎng)絡(luò)配置

　　你家里買(mǎi)了個(gè)電飯煲，你做飯的時(shí)候也要設(shè)置一下參數(shù)吧？

　　這個(gè)想起來(lái)似乎不夠直觀，大家想象一下鐵路調(diào)度系統(tǒng)，每個(gè)車(chē)輛的速度（如復(fù)興號(hào)、和諧號(hào)、動(dòng)車(chē)組都不相同）、運(yùn)行站點(diǎn)間距（北京到上海有停靠數(shù)量不同的車(chē)輛）、需要經(jīng)停車(chē)站名稱(chēng)、車(chē)廂數(shù)量（8編組、12編組、16編組-對(duì)應(yīng)展臺(tái)也會(huì)不同），這些都是鐵路這個(gè)輸送系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的能力、需求信息，而每個(gè)鐵路站點(diǎn)就相當(dāng)于站臺(tái)號(hào)（入站臺(tái)軌道切換信息）、站臺(tái)的?？课恢茫ㄟ€要每個(gè)車(chē)廂停靠到排隊(duì)的乘客站的位置）、列車(chē)的延時(shí)信息（有時(shí)候也會(huì)晚點(diǎn)）、其它車(chē)輛的進(jìn)出時(shí)間信息，而且在鐵路調(diào)度中，會(huì)有閉塞系統(tǒng)，即，每個(gè)列車(chē)進(jìn)入軌道運(yùn)行期間需要先申請(qǐng)授權(quán)，然后占用后，別的車(chē)輛就不能使用，這些都是需要嚴(yán)格的調(diào)度的，整個(gè)全國(guó)火車(chē)的調(diào)度就是在既定的《全國(guó)鐵路列車(chē)時(shí)刻表》—就是整個(gè)鐵路網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度配置表。

　　而具體的乘客則根據(jù)售票系統(tǒng)搜集需求，并且自動(dòng)計(jì)費(fèi)，包括退票、換票的機(jī)制，這些都是網(wǎng)絡(luò)需求在變化，然后分配車(chē)票的預(yù)售系統(tǒng)，給各個(gè)路段配置車(chē)票額度等，包括根據(jù)歷史信息來(lái)調(diào)配車(chē)票—以實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益，這些都是智能調(diào)度系統(tǒng)來(lái)完成。

　　是的，鐵路調(diào)度系統(tǒng)就是在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、用戶(hù)需求及動(dòng)態(tài)變化中，為網(wǎng)絡(luò)調(diào)度處最高效的運(yùn)行效率，獲得高的經(jīng)濟(jì)效益。

　　TSN也有類(lèi)似這個(gè)過(guò)程，TSN第三個(gè)重要的標(biāo)準(zhǔn)在于網(wǎng)絡(luò)和用戶(hù)配置，因?yàn)?，你這個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)類(lèi)型比較復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)數(shù)又比較大，又有橋節(jié)點(diǎn)（交換機(jī)）和終端節(jié)點(diǎn)（如控制器、IO站、儀表），他們各自的需求如帶寬、周期、丟包率、數(shù)據(jù)負(fù)載都不同，這是用戶(hù)的需求，而網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)能力，如時(shí)鐘精度、支持的調(diào)度機(jī)制等都是不同的，那么，就需要一個(gè)整體的優(yōu)化和路徑的確定，這個(gè)就是IEEE802.1Qcc-這個(gè)稱(chēng)為增強(qiáng)型的流預(yù)留協(xié)議，其實(shí)在前面提到的汽車(chē)行業(yè)里IEEE802.1Qat就是一種配置方式，這個(gè)方式比較簡(jiǎn)單。

　　Qcc是一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、橋節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)信息，把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能力、用戶(hù)需求進(jìn)行匹配，然后生成最佳路徑表發(fā)給每個(gè)節(jié)點(diǎn)，由他們進(jìn)行數(shù)據(jù)流的調(diào)度和管理，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)，這些信息被更新，并重新定義網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度表。

　　TSN要干的三個(gè)大事講完了，大家就大致明白了TSN就是個(gè)對(duì)表、調(diào)度、配置三件事的各種標(biāo)準(zhǔn)組合。

　　下次再講講現(xiàn)在TSN的進(jìn)展吧，誰(shuí)都干什么了？進(jìn)展到什么程度了？要想開(kāi)發(fā)的話，有什么資源可以用？