一种计算机集群中传递时钟信号的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种计算机集群中传递时钟信号的系统和方法，将接入器，0个或若干个分接器，0个或若干个透传器，终端卡及线路组成一个树形的时钟信号传递网络；述接入器作为根节点；若干终端卡作为叶节点；由0个或若干个分接器，及0个或若干个透传器作为中间节点；所述时钟源输出的时钟信号由接入器接入所述时钟信号传递网络，经0个或若干个分接器，及0个或若干个透传器中间节点，传递给叶节点的终端卡。本发明专利技术在时间信号的低电平期间测量路径延迟，必要时多个从端划分不同的时隙进行测量；采用分接器和透传器，适合扩展到大规模的计算机集群；本发明专利技术将路径延迟值编码，随时码一同传输，不必通过延迟来补偿时间信号，简化了系统，提高了系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种计算机集群中传递时钟信号的系统和方法
本专利技术涉及一种计算机集群中传递时钟信号的系统和方法，属于时间同步

技术介绍
计算机集群是一组由数据传输网络连接起来的，布置在较近距离的计算机组成的系统，例如数据中心内互联的服务器组成的系统。如果集群中各计算机能够获得精确同步的时钟信号，那么各计算机上运行的软件利用本机时钟指示的时刻来标记事件(即时间戳)，就可以对一系列事件的先后顺序达成一致，实现全局一致性。目前计算机集群通常采用NTP技术(NTPv4，RFC5905标准)，利用数据传输网络(如以太网)来传递时钟信号。NTP技术仅能达到毫秒级的时钟信号传递精度，难以满足需求。PTP技术(PTPv2，IEEE1588-2008标准)可以实现微秒级的时钟信号传递精度；“VishalShrivastav,Ki-SuhLee,HanWang,HakimWeatherspoon:GloballySynchronizedTimeviaDatacenterNetworks.IEEE/ACMTransactiononNetwork.27(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算机集群中传递时钟信号的系统，其特征在于：包括时钟源，接入器，0个或若干个分接器，0个或若干个透传器，终端卡，以及线路；所述接入器，0个或若干个分接器，0个或若干个透传器，终端卡及线路组成一个树形的时钟信号传递网络；述接入器作为根节点；若干终端卡作为叶节点；由0个或若干个分接器，及0个或若干个透传器作为中间节点；所述时钟源输出的时钟信号由接入器接入所述时钟信号传递网络，经0个或若干个分接器，及0个或若干个透传器中间节点，传递给叶节点的终端卡。/n

【技术特征摘要】
1.一种计算机集群中传递时钟信号的系统，其特征在于：包括时钟源，接入器，0个或若干个分接器，0个或若干个透传器，终端卡，以及线路；所述接入器，0个或若干个分接器，0个或若干个透传器，终端卡及线路组成一个树形的时钟信号传递网络；述接入器作为根节点；若干终端卡作为叶节点；由0个或若干个分接器，及0个或若干个透传器作为中间节点；所述时钟源输出的时钟信号由接入器接入所述时钟信号传递网络，经0个或若干个分接器，及0个或若干个透传器中间节点，传递给叶节点的终端卡。


2.根据权利要求1所述的计算机集群中传递时钟信号的系统，其特征在于：所述树形时钟信号传递网络使用分离的时间回路、时码回路和频率回路，联合传递完整的时钟信号；所述接入器放大或转换时钟源输出的时间信号、时码信号和频率信号；所述时钟源的时钟信号输出端口由分离的时间信号、时码信号和频率信号的回路端子组成。


3.根据权利要求1所述的计算机集群中传递时钟信号的系统，其特征在于：所述分接器放大或处理上游设备传递的时钟信号，分接到多个下游设备；在时间信号的低电平期间，分接器利用折返法测量到最近的上游其它分接器或所述接入器的往返路径延迟，随时码一同传递给下游设备；在时间信号的低电平期间，分接器折返下游设备发送的测延迟信号；分接器输出能连接的下游设备数量仅受分接器输出端口数量限制，可以通过级联分接器来扩展下游设备数量限制；
所述透传器放大上游设备传递的时钟信号，分接到多个下游设备；在时间信号的低电平期间，透传器放大下游设备分时向上游设备发送的测延迟信号，并放大从上游设备折返的测延迟信号；透传器输出能连接的下游设备数量受测路径延迟的时隙数量限制，且无法通过仅级联透传器来扩展下游设备数量限制；
所述若干终端卡接收上游设备传递的时钟信号；在时间信号的低电平期间，终端卡利用折返法测量到最近的上游分接器或所述接入器的往返路径延迟，经数值计算补偿总路径延迟，输出时钟计数值，最终实现时钟信号传递。


4.根据权利要求1所述的计算机集群中传递时钟信号的系统，其特征在于：所所述接入器包括时间信号放大模块、M个短接开关、M个输出端口、时序控制模块、时码信号转换模块和频率信号放大模块；所述接入器的输入时钟信号来自所述时钟源的输出端口；
所述时间信号放大模块的输入连接所述输入时钟信号的时间回路，输出分接为M路，分别经M个短接开关，输出到M个输出端口的时间回路端子；所述时间信号放大模块至所述M个短接开关的线路是等长的；所述M个短接开关的控制信号均来自所述时序控制模块；
所述时码信号转换模块的输入连接所述输入时钟信号的时码回路，分接输出到所述M个输出端口的时码回路端子；
所述频率信号放大模块的输入连接所述输入时钟信号的频率回路，分接输出到所述M个输出端口的频率回路端子；
所述M个输出端口均包括时间回路、时码回路和频率回路三个分离的回路输出端子，组成M个完整的时钟信号；所述接入器每个输出端口的下游设备可以是任一个分接器、透传器或终端卡。


5.根据权利要求1所述的计算机集群中传递时钟信号的系统，其特征在于：所述分接器包括时间信号放大模块、N个短接开关、N个输出端口、时序控制模块、时码信号处理模块、频率信号放大模块、时间间隔测量模块、测延迟信号生成模块、选择开关和隔离开关；所述分接器的输入时钟信号可以来自接入器、透传器或其它分接器的任一输出端口；
所述时间信号放大模块的输入经选择开关，连接所述输入时钟信号的时间回路，输出分接为N路，分别经N个短接开关，输出到N个输出端口的时间回路端子；所述时间信号放大模块至所述N个短接开关的线路是等长的；所述选择开关和N个短接开关的控制信号均来自所述时序控制模块；
所述时码信号处理模块的输入连接所述输入时钟信号的时码回路，分接输出到所述N个输出端口的时码回路端子；
所述频率信号放大模块的输入连接所述输入时钟信号的频率回路，分接输出到所述N个输出端口的频率回路端子；
所述时间间隔测量模块的输入经隔离开关，再经选择开关，连接所述输入时钟信号的时间回路，输出到所述时码信号处理模块；
所述测延迟信号生成模块的输出经隔离开关，再经选择开关，连接所述输入时钟信号的时间回路；
所述隔离开关的控制信号来自所述测延迟信号生成模块；
所述N个输出端口均包括时间回路、时码回路和频率回路三个分离的回路输出端子，组成N个完整的时钟信号；所述分接器每个输出端口的下游设备可以是任一个透传器、终端卡或其它分接器。


6.根据权利要求1所述的计算机集群中传递时钟信号的系统，其特征在于：所述透传器包括时间信号双向放大模块、P个输出端口、时码信号放大模块和频率信号放大模块；所述透传器的输入时钟信号可以来自接入器、分接器或其它透传器的任一输出端口。
所述时间信号双向放大模块的输入连接所述输入时钟信号的时间回路，分接输出到所述P个输出端口的时间回路端子；
所述时码信号放大模块的输入连接所述输入时钟信号的时码回路，分接输出到所述P个输出端口的时码回路端子；
所述频率信号放大模块的输入连接所述输入时钟信号的频率回路，分接输出到所述P个输出端口的频率回路端子；
所述P个输出端口均包括时间回路、时码回路和频率回路三个分离的回路输出端子，组成P个完整的时钟信号；所述透传器每个输出端口的下游设备可以是任一个分接器、终端卡或其它透传器。


7.根据权利要求1所述的计算机集群中传递时钟信号的系统，其特征在于：所述终端卡包括时间信号放大模块、计数校正模块、时码信号处理模块、频率信号倍频模块、高速计数器、时间间隔测量模块、测延迟信号生成模块、时序控制模块、选择开关、隔离开关、重置计数标志输出端口、计数偏差输出端口、路径延迟输出端口、时钟计数输出端口和断线标志输出端口；所述终端卡的输入时钟信号可以来自接入器、分接器或透传器的任一输出端口；
所述时间信号放大模块的输入经选择开关，连接所述输入时钟信号的时间回路，输出到计数校正模块；所述选择开关的控制信号来自所述时序控制模块；
所述时码信号处理模块的输入连接所述输入时钟信号的时码回路，将时码值和路径延迟值输出到计数校正模块，并由路径延迟输出端口向外部输出路径延迟值；
所述频率信号倍频模块的输入连接所述输入时钟信号的频率回路，输出到高速计数器；所述频率信号倍频模块还由断线标志输出端口向外部输出断线告警标志；
所述高速计数器对倍频信号计数，输出到计数校正模块，并接收计数校正模块的设定值，由时钟计数输出端口向外部输出最终的时钟计数；
所述时间间隔测量模块的输入经隔离开关，再经选择开关，连接所述输入时钟信号的时间回路，输出到所述时码信号处理模块；
所述测延迟信号生成模块的输出经隔离开关，再经选择开关，连接所述输入时钟信号的时间回路；
所述隔离开关的控制信号来自所述测延迟信号生成模块；
所述计数校正模块接收所述时间信号放大模块输出的时间信号、所述时码信号处理模块输出的时码值和路径延迟值、以及所述高速计数器输出的倍频信号计数值，由计数偏差输出端口向外部输出补偿路径延迟后的时码值与倍频信号计数值的偏差值；当所述偏差超出预定限值，向所述高速计数器输出设定值，并由重置计数标志输出端口向外部输出重置计数告警标志；
所述述接入器的输出端口数M、分接器的输出端口数N、及透传器的输出端口数P，仅用于区分三种设备的输出端口数量，M、N和P三者可以相同，也可以不同；对所述接入器、分接器和透传器，同种设备都可以有不同输出端口数量的配置。


8.一种在计算机集群中传递时钟信号的方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)传递时钟信号
1.1)接入器的时序控制模块，超前时间信号脉冲前沿tA时长(0＜tA＜TL)，控制M个短接开关转换到导通状态；接入器的时间信号放大模块放大时钟源输入的时间信号，并调整时间信号脉冲的占空比，使高电平的持续时间为TH，低电平的持续时间为TL，其中TH+TL＝T是时间信号的周期；所述时间信号放大模块的输出分接为M路，分别经M个短接开关，输出到M个输出端口的时间回路端子，将时间信号传递给下游设备；
1.2)分接器的时序控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张营，
申请(专利权)人：张营，
类型：发明
国别省市：江苏;32