IEEE 802.1 Qbv 协议的详细总结（流量调度的增强EST）

1 流量调度的增强（Enhancements for scheduled traffic）

1、 gate-close事件：当与队列相关的传输门从Open状态转换到Closed状态时发生的事件，该事件断开了转发进程的传输选择功能与队列的连接，阻止其从该队列中选择帧。

2、 gate- Open事件：当与队列相关的传输门从Closed状态转换到Open状态时发生的事件，连接转发进程的传输选择功能到队列，并允许它从队列中选择帧。

3、 门控周期：门控列表中一系列操作重复的一段时间。

4、 传输门：连接或断开转发过程的传输选择功能从队列，允许或阻止它选择帧从该队列。门有两种状态，开和关。

网桥或终端站可以支持增强功能，允许相对于已知的时间尺度调度来自每个队列的传输。为了实现这一点，传输门与每个队列相关联;传输门的状态决定了是否可以选择排队帧进行传输(如图8-12所示)。对于给定的队列，传输门可以处于以下两种状态之一：

（a）Open：根据与队列相关联的传输选择算法的定义，选择队列中的帧进行传输。

（b）Closed：传输时未选择队列帧。

与每个端口相关联的门控制列表包含一个有序的门操作列表。每个门操作更改与端口的每个流量类队列相关联的门的传输门状态。在不支持流量调度增强的实现中，假定所有门都永久处于打开状态。表8-6标识了gate门操作类型、它们的参数以及执行这些操作的结果。在本篇中指定了控制门控制列表执行的状态机，以及它们的变量和过程。

除了传输选择算法进行的其他检查外，如果传输门处于关闭状态，或者在与该队列相关的下一个门关闭事件之前，没有足够的时间来传输该帧的全部，则流量类队列上的帧不能用于传输。当队列的gate-close事件发生时，如果检测到来自给定队列的帧仍在由MAC传输，则按流量分类的计数器 TransmissionOverrun (3.1.1)会增加。

表8-6：

Note 1 ：假设实现知道在一个给定端口上传输一个帧所涉及的传输开销，因此可以确定一个帧的传输将花费多长时间。然而，有可能不知道帧的大小，因此需要的时间长度为未知的传输;例如，哪里支持直通，或者哪里支持帧抢占，并且没有办法提前告诉一个给定的帧在传输完成之前会被抢占多少次。有关流量序次的安排，最好能配合预期的传送模式，而不会超过有关流量级别的下一次关门时间。

Note 2 ：假设实现可以从一系列门事件中确定下一个门关闭事件发生的时间。在正常情况下，这可以通过检查OperControlList(2.4.19)和相关变量中的gate操作序列来实现。但是，当将要安装一个新的配置时，为了确定下一次门关闭事件的时间，有必要检查OperControlList和AdminControlList(2.4.2)和相关变量的内容，因为新配置的门关闭周期可能在大小和分阶段上与旧周期不同。

每个流量类队列queueMaxSDU参数定义每个队列的最大业务数据单元大小;超过queueMaxSDU的帧被丢弃。每个队列的queueMaxSDU的值可以通过管理进行配置(12.29)。它的默认值是LAN上使用的MAC程序所支持的最大SDU大小，该帧被中继到该LAN上。

Note 3 ：PFC（prior frame control基于优先级的流量控制）的使用很可能会干扰流量调度，因为PFC是由更高层实体传输的(参见条款36)。

为了使端站能够支持帧的预定传输，端站的行为必须与它所连接的网桥所采用的转发和排队机制的操作相兼容。实际上，对终端站的要求是，它的传输选择操作时，就好像它是一个支持预定流量的桥的单一出站端口。对接收预定交通的终端站支持没有特别的要求;仅用于传输预定流量。

2 流量调度状态机（Scheduled traffic state machines）

端口的门控列表(1.4)中的门操作的执行是由三个状态机控制的。

a) The Cycle Timer state machine（循环计时器状态机）
b) The List Execute state machine（列表执行状态机）
c) The List Config state machine（列表配置状态机）

每个状态机的一个实例将为每个支持流量调度增强的端口实例化。

Cycle Timer state machine 启动门控制列表的执行，并确保维护为端口定义的门控周期时间。

List Execute state machine 依次执行门控制列表中的门操作，并在每个操作之间建立适当的时间延迟。

List Config state machine 管理更新当前活动计划的过程，在执行更新过程时中断其他两个状态机的操作，并在安装了新的计划后重新启动它们。

状态机表示法见附件E。

在图8-13中可以看到状态机的概览，显示它们的关系和它们使用的变量。

2.1 Cycle Timer state machine（循环计时器状态机）

循环计时器状态机应实现图8-14中的状态图以及如下、（2.1.1） 中相应的定义所规定的功能。

2.1.1 SetCycleStartTime()（设置循环开始时间）

SetCycleStartTime()过程确定下一个门控制列表执行周期开始的时间。这个过程根据CurrentTime(2.4.10)、OperBaseTime(2.4.18)、OperCycleTime(2.4.20)、OperCycleTimeExtension(2.4.21)、ConfigChangeTime(2.4.9)和ConfigPending(2.4.8)的值，将CycleStartTime(2.4.12)变量设置为开始时间。

1. If:
   ConfigPending = FALSE, and
   OperBaseTime >= CurrentTime
   Then:
   CycleStartTime = OperBaseTime.
   (OperBaseTime指定当前时间或未来时间)

2. If:
   ConfigPending = FALSE, and
   OperBaseTime < CurrentTime
   Then:
   CycleStartTime = (OperBaseTime + N*OperCycleTime)
   where N is the smallest integer for which the relation:
   CycleStartTime >= CurrentTime
   would be TRUE.
   (OperBaseTime指定过去的时间)

3. If:
   ConfigPending = TRUE, and
   ConfigChangeTime > (CurrentTime + OperCycleTime + OperCycleTimeExtension)
   Then:
   CycleStartTime = (OperBaseTime + N*OperCycleTime)
   where N is the smallest integer for which the relation:
   CycleStartTime >= CurrentTime
   would be TRUE.

4. If:
   ConfigPending = TRUE, and
   ConfigChangeTime <= (CurrentTime + OperCycleTime + OperCycleTimeExtension)
   Then:
   CycleStartTime = ConfigChangeTime

Note 1 ：由于PTP时间尺度的起源是1970年1月1日00:00:00 TAI，因此CycleStartTime将大于1.3 x 10^18 ns。如果在计算N时没有保持足够的精度，那么CycleStartTime将不是OperCycleTime的整数倍，这可能会导致不同桥上端口的周期不对齐。

Note 2 ：如果所有网桥和端站的AdminBaseTime设置为过去的相同时间，则OperBaseTime总是过去的时间，并且所有周期都开始同步。在过去，当您可以在启动使用调度的应用程序之前启动调度时，使用AdminBaseTime是合适的。在未来使用AdminBaseTime的目的是在未来的某个时间将当前在所有桥和端站运行的调度更改为一个新的调度。在将来必须在不停止应用程序的情况下更改调度时，使用AdminBaseTime是合适的。

2.2 List Execute state machine（列表执行状态机）

List Execute状态机应实现图8-15中的状态图和 2.2.1、2.2.2、2.4中的相关定义所指定的功能。

2.2.1 ExecuteOperation()（执行操作）

ExecuteOperation()过程负责从OperControlList获取下一个gate操作，以及与之相关的任何参数，并根据已获取的gate操作执行操作。ListPointer变量的值(2.4.15)被用作OperControlList的索引。根据操作名称，操作过程如下所示：

1. 如果操作名为SetGateStates，那么与操作相关的GateState参数值被赋给OperGateStates变量(2.4.22)，与操作相关的TimeInterval参数值被赋给TimeInterval变量(2.4.24)。如果与操作关联的TimeInterval值为0，则将TimeInterval变量赋值为1。

2. 如果无法识别操作名，则OperControlListLength变量 (2.4.23) 赋值给ListPointer变量 (2.4.15)，而TimeInterval变量(2.4.24)被赋值为0。这是为了结束执行循环（EXECUTE_CYCLE）。

3. 如果没有与操作相关的TimeInterval参数，则将TimeInterval变量赋值为0。此情况存在GateState参数值。

2.2.2 SetGateStates()（设置门状态）

这个过程设置每个端口队列的门状态，由OperGateStates变量的值指定(2.4.22)。

说明：如果OperGateStates的值与之前的门状态不同，SetGateStates()过程会导致门打开和/或门关闭事件发生。有可能会出现的情况是，在给定的队列上，gate-open 事件和随后的 gate-closed 事件之间的最大时间间隔小于 queueMaxSDU 的值。在这种情况下，太长而无法传输但比 queueMaxSDU 短的帧可以在该队列上排队。这样的帧永远不会被传输，而是最终会被丢弃，因为它们超过了最大帧生存期。还应该注意的是，桥接器允许丢弃永远不会被传输的帧。

2.3 List Config state machine（配置状态机）

List Config状态机应实现图8-16中的状态图和2.3.1、2.4中的相关定义所指定的功能。

2.3.1 SetConfigChangeTime()（设置配置更改时间）

SetConfigChangeTime()过程确定将周期配置变量的管理值复制到操作变量的时间。这个过程根据AdminBaseTime(2.4.1)和AdminCycleTime(2.4.3)的值将ConfigChangeTime(2.4.9)变量设置为开始时间，其规则如下:

1. If:
   AdminBaseTime >= CurrentTime (2.4.10)
   Then:
   ConfigChangeTime = AdminBaseTime
   (AdminBaseTime指定当前时间或未来时间)

2. If:
   (AdminBaseTime < CurrentTime) and (GateEnabled = FALSE)
   Then:
   ConfigChangeTime = (AdminBaseTime + N*AdminCycleTime)
   where N is the smallest integer for which the relation
   ConfigChangeTime >= CurrentTime
   would be TRUE.
   (AdminBaseTime指定过去的时间，并停止当前计划)

3. If:
   (AdminBaseTime < CurrentTime) and (GateEnabled = TRUE)
   Then:
   Increment ConfigChangeError counter (12.29.1)
   ConfigChangeTime = (AdminBaseTime + N*AdminCycleTime)
   where N is the smallest integer for which the relation
   ConfigChangeTime >= CurrentTime
   would be TRUE.
   (AdminBaseTime指定过去的时间，当前计划正在运行)

2.4 State machine variables（状态机变量）

3 流量调度的管理对象

支持流量调度的桥接增强在 “ 1 ” 中定义，组成这个托管资源的对象如下:

3.1 门参数表

桥接元件的每个端口都有一个门参数表。表的每一行包含一组支持调度流量增强（1.） 的参数，如表12-28所示。在支持端口和组件动态配置的实现中，可以动态地创建或删除表中的行。

表12-28 ：

R= 只读;
RW = 可读可写.
B = 对流量调度增强的桥接或桥接组件支持所需。
E = 需要终端站支持流量调度的增强。
^c= 端口支持的队列数量可以从流量类表中获得(12.6.3)。

3.1.1 The queueMaxSDUTable structure and data types（最大服务数据单元表的结构和数据类型）

queueMaxSDUTable 由最多8个条目组成，每一个实现支持的流量类，每个条目由一个queueMaxSDU值(12.29.1.1.1)和一个TransmissionOverrun计数器组成。

3.1.2 The gate control list structure and data types（门控列表的结构和数据类型）

AdminControlList 和 OperControlList 是分别包含 AdminControlListLength 或 OperControlListLength 条目的有序列表。每个表项代表一个门操作，如表8-6所示。列表中的每个条目都被构造成一个 GateControlEntry 。

3.1.3 RationalNumber（有理数）

有理数由整数分子和整数分母表示。

3.1.4 PTPtime

一个时间值，表示为PTP时间尺度(详见IEEE Std 802.1AS-2011 8.2)。

3.1.5 SupportedListMax（支持的列表最大值）

AdminControlListLength 和 OperControlListLength 参数的端口支持的最大值。可由调度计算软件在计算前确定端口的控制列表容量。

4 附件E：状态图中使用的符号规范

状态图用于表示协议的操作，通过许多协作状态机，每个状态机包含一组连接的、互斥的状态。在任何给定时间，每台机器只能有一种状态是活动的。

在状态图中，每个状态都表示为一个矩形框，并用一条水平线分成两部分。上面的部分包含状态标识符，用大写字母书写。下面的部分包含进入该状态时执行的任何程序。

所有允许的状态之间的转换都用箭头表示，箭头表示可能转换的方向。附在箭头上的标签表示为了发生转换必须满足的条件。所有条件都是计算为TRUE或FALSE的表达式;如果条件的计算结果为TRUE，则条件满足。标签UCT表示无条件转换(即，UCT总是计算为TRUE)。在本质上是全局的转移(即，如果满足附加在箭头上的条件，则从任何可能状态发生的转移)用一个开放的箭头表示，也就是说，没有特定的状态被标识为转移的原点。当与全局转换相关联的条件满足时，它将取代包括UCT在内的所有其他退出条件。特殊全局条件BEGIN取代所有其他全局条件，一旦断言，就会一直保持断言状态，直到所有状态块执行完毕，变量赋值及其执行的其他结果保持不变。

断言定义： 编写代码时，我们总是会做出一些假设，断言就是用于在代码中捕捉这些假设。程序员相信在程序中的某个特定点该表达式值为真，可以在任何时候启用和禁用断言验证，因此可以在测试时启用断言而在部署时禁用断言。同样，程序投入运行后，最终用户在遇到问题时可以重新启用断言。

进入某个状态时，为该状态定义的过程(如果有的话)按照它们在页面上出现的顺序只执行一次。每个操作都被认为是极其微小的，也就是说，一个过程的执行在下一个连续过程开始执行之前完成。没有过程在状态块之外执行。每次只执行一个状态块中的过程，即使满足了在不同状态机中执行状态块的条件。执行状态块中的所有过程在转换到其他状态块和执行其他状态块之前完成执行，也就是说，任何状态块的执行相对于其他状态块的执行来说是极其微小的，当执行开始时，从前一个状态转换到该状态的条件为TRUE。不同状态机中状态块的执行顺序是未定义的，除非受其转换条件的限制。在状态块中设置为特定值的变量将保留该值，直到后续状态块执行修改该值的过程。

在一个状态内的所有过程完成后，该状态的所有退出条件(包括与全局转换相关的所有条件)将持续评估，直到满足其中一个条件为止。

标签ELSE表示如果状态转换的其他条件都不满足，则发生转换(即，如果状态的所有其他可能退出条件都为FALSE，则ELSE计算为TRUE)。当两个或多个具有相同优先级的退出条件同时变为TRUE时，关于哪个退出条件导致状态转换发生的选择是任意的。

当需要将状态机描述拆分到多个图中时，出现在不同图上的两个状态之间的转换由一个用虚线绘制的退出箭头表示，加上对包含目标状态的图的引用。类似地，在目标关系图上使用虚线箭头和虚线状态框来显示到目标状态的转换。在以这种方式拆分的状态机中，任何可能导致进入某个图中定义的状态的全局转换都被认为是状态机所有状态的潜在退出条件，无论状态框出现在哪个图中。

如果状态图的解释与相应的全局转换表或与状态机相关的文本描述之间存在冲突，则状态图优先。状态图中使用的特殊符号和运算符的解释如表E-6所示;这些符号和运算符来源于“c++”编程语言ISO/IEC 14882的表示法。如果在这个子句中描述一个布尔变量被设置为TRUE，如果重置或清除值FALSE。