随着髓络规模曲扔‘大,非用户数据在网络链路上占用的时间和传输带宽比例会越米越大。阔络拓扑结构没计不当会使系统的史JI?C_L--能、安全性能严重不足。为此,台理设i-I‘网络拓扑结构对实时集系统设计I:1标的实现至关重要。 寻梦奇地
在设H‘高可用性实时集系统网络结构时,根据其应用特征,必须考虑如F因素:(I)精细的传输带宽规划,确保应用数据能够在规定时延内到达目的节点,从而保证系统实时性;(2)快速可靠的冗氽措施,保证在单台网络设备或单一链路实效时,系统采取的冗余措施能够在毫秒或秒级周期内恢复证常功能,从而保证系统连续输出结果信息。膈2集系统舟瞎拓扑结鞠
国家风尚网对]二实时集系统而言.男一个需要认真权衡的因素是网络的贯通能力和安全性。如果放任一个节点不受限制地、
方便地访问另外一个节点,那么这就意味着网络系统中的任意一个节点舶不恰当掳}作、设备故障都有可能意外地占用数据链j!}}带宽和时间。即使通过网管措施,也无法在实时系统要求的时间里发现和消除这种现象,这对实时控制网络是不呵容忍的。
在系统的嘲络设计与构建中,通过VLAN技术将网络分段,米限制系统内部的广播风暴,以确保网
络系统的性能。系统嘲络拓扑结构如图2所示。系统共划分为4个VLAN段:VLAN—A集A和管理员控制台终端A;VLAN.B集B和管理员控制台终端B;VLAN—C显示终端和两台集计算机中的数据库服务器;VLAN-D程序员终端。mh370写给2014年的一封信
根姑VLAN技术的特征,一个VLAN段内的广播信息刁;会传输到另外一个VLAN段,从而限制了每一个网络端KI的广播信息。
在本系统中,VLAN—A、VLAN—B、VLAN-D间的通信通过千兆交换机的第三层交换模块来实现;程序员终端可以访问集计算机中的任何一个节点,便于系统维护与管理。根据应用特点,图文显示终端和数据库服务器千兆阙卡的第二个IP地址属_r同一个VLAN段,这样,袋计算机的数据库服务器可通过广播的方法。将输出信息传输至艟示终端,简化终端配置和系统管理。合理的网络拓扑结构、高性能网络交换设备和分系统问的路由,磷火墙提高了网络效率,保证丁系统安全。3网络传输性船估算
矧对组成集l洋硬件环境的l:作站性能而h,负嚣数槲垭信的互联嘲络的通信性能是决定荣系统性能的咒键因索。
北约自主招生试题
一般来醣,一次通信时间延避山发送订延出、接收万延避和物珥!链j瞎传输时间3部分组成8J。
在TCI’/IP协议簏中,面向连接的1-CP协议传输可靠,但在每次通信前须经3次握于建立连接,并且小支持J1播和多点稍息传送,系统开销大,不利于保证系统的篁;时巾f:。UDP协议支持广播和多点消息传送,在通信前水需要建立连接.
系统开销小。UDP冰议的可靠性能够在嘲络负载不煎、尤网络蜘塞时得到保证,尤其是在局域网中,可靠性较商。枉实时巢系统中,数据和消息传递采用UDP规程,既能够减少由于TCP规程应答包带来的网络链蹄开销,还能够减少汁算单元处理过滤TCP规程信息包所需要的额外的CPU开销。另外,系统采甩任务分配表话动消息机制以减少通信延迟,在任务分配表括动消息中,包含了数据处理信息,指定r车H关的输入输出资源和任务描述”I。
条件:在估计集计算机系统网络数据流量时,以64台外部终端设备发送任务请求考虑。发送的任务请求每信息帧长度为25B,每秒20帧全双工,则原始信息蹙打:64X25×20X2264kB/s;另外,集计算单元输出毫某个显求终端的数据信息量约为60kB/s数据处理周期T。=S0ms,结果显尔周期P1000ms,蛆悔一个数据处理周期的原始信息健为64/20=32kB,每一个显示周期的送显数据信息量为60kB。网矗.rcl总线的时钟频率为66MI-Iz,数据总线宽度为64b定义l千兆网卡反应时间7jⅢ=50J1s,百兆网B反心时问t艚=100#J,交换机延迟不D=64.uS
定义2MTU(多路转换器和终端装置)数量为NⅢ、
数据在百兆链路E的传输时问为t^M.数据在千兆链j;{}上的传输时问为lGM
定义3数据迁移时问指待发送数据从系统发送缓冲区迁移摹PCI总线或从PCI总线拷贝数据至系统接收缓冲区所需的时问。处理数据迁移时间,t-,=3200/(66×8ms搿6us,显示数据迁移时问,m,=60000/(66x8)us≈I14us
估计中间计算结果交换、控静j信息和网络管理信息的数据量为原始信息的100倍,集系统各单元间交换数据量1;大于7MB/s=56Mbps,而集系统单元问的互联网络带宽是IGbps,远高于56Mbps同时,台理的计算单元任务分配能够明显地减少节点问数据、消息流量,由此推算.千兆以太陶集互联能够满足实时数据传输的需求。
估算1网络交换机采用直通工作方式.应用程序为高优先级抢先式实时进程.那么在每一个数据处理周期,从・个节点的用户程序传输32kB数据到另-个节点的用户程序所需时间为:
武汉职业技术学院2×(7;,R×N^,¨・十,cM】+t(n,,+t,)=2×(sops×3+6“时+32×r,us+64/uJ≈40I,us
这个时间是没有考虑计算机系统调用时问和其他开销时的理想值,综台系统中的其他软硬件因素,这个时间值呵能会达到500#,姑j南,与系统任务周;9j50ms相比,约为其
f%,对1:实时系统数据处_E!f!来说是完全可接受的。
高可用性冗余实时集系统的设计与构建
作者:白欣, 宋博, 左继章, 向建军
作者单位:空军工程大学工程学院,西安,710038
刊名:
计算机工程
英文刊名:COMPUTER ENGINEERING
年,卷(期):2004,30(2)
被引用次数:6次
参考文献(9条)
百美图之
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本文链接:d.g.wanfangdata/Periodical_jsjgc200402010.aspx