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赛迪网>>技术应用>>技术前沿
关键字： 反射存储网络
来  源： 赛迪网
反射存储网络保障实时网络的高速通信 （1）
作者：唯信工作室 发文时间：2002.12.19
一、实时计算系统的需求

“在实时计算（Real-time Computing）中，系统的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果而且依赖于结果产生的时间。”从这个角度上看，我们可以把实时系统定义成“一个能够在实现指定或者确定的时间内完成系统功能和对外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。”而这个时间往往是在毫秒甚至微秒。

实时应用系统需要有分布式的计算方法来创建一种平台，挑战计算机之间的通信互连：如何连接计算机，才能使计算机处理器间的通信速度足够快，满足实时应用的需求。

问题的关键在于应用到应用（Application-to-Application）的时间，它是在一台计算机上计算某个变量，然后在其它计算机上得到这个变量值的时间间隔。典型分布式实时应用的应用到应用时间一般在微秒到毫秒之间，因此物理共享内存系统（具有CPU延迟的总线冲突）和消息传递局域网（具有软件和硬件协议开销）不是合理的连接方式，它们不能提供真正实时性能所需的很低的应用到应用时间。

实时计算通常包含“复杂的”系统设计，若干个互相联接的计算机一起工作处理分布式的计算任务。典型分布式的实时的应用包括采用人在回路中（man-in-the-loop）、硬件回路（hardware-in-the-loop）和虚拟现实的仿真技术的训练与系统开发维护系统。其它应用程序还遥感遥测的指挥控制、数据获取风洞、粒子加速器、引擎测试台和高保真的反馈控制系统。实时应用具有独特的和数据通信的需求，而这些需求往往不是大多数商业数据处理网络所能够满足的。

1．最小的传输延迟（低数据等待）

第一个独特的实时需求是最小的数据传输延迟。传输延迟是用来测量网络从一个CPU上获取数据有效载荷然后将其送到另外一个所花费时间（传输延迟也可以叫做A-T-A，或“应用到应用（Application-to-Application）”时间）。对最小传输延迟的需求来源于应用程序运行的模块和算法必须以1～2,000赫兹频率重复。从这些模块产生的数据将作为另外的运行在其它分布式的计算机系统上的软件应用程序模块的输入数据。在实时的世界，在计算机系统之间的数据传输必须在微秒以内发生。这与花费若干毫秒的数据处理网络对比，只够它们建立网络介质访问。

对于实时数据传输而言，运行在一个计算机系统上应用将其输出的数据作为运行在另一个计算机系统上的另一个应用的数据输入的时间具有测量的意义。不幸的是对于实时系统的架构，在今天的市场上的大多数网络的目标是数据处理。它们的数据处理设计目标是带宽最大化。他们被设计用来实现带宽效率最大化，而在传输延迟最小化方面很少受到关注。

2．确定性的性能

第二个独特的实时性需求源自是第一条：数据传输延迟最小化的需求。对于大多数实时系统而言，简单的实现A-T-A的低时间开销是不够的，数据传输还必须是高可预见的，或者说“确定性”。实时系统中，为另一个应用程序使用的数据必须很容易地在指定的和可预见的时间内准时获得，而且在系统运行期间的任何时候都必须做到这一点。

例如，一个航空飞行模拟器必须以真实世界的形式操练硬件和软件，并成功的进行功能的确认和验证。这可能意味着通过飞行、人在回路和仿真来练习所有可能的飞行操作模式。如果支持任务的硬件/软件的模仿的环境不能跟上甚至一帧的时间，那么模拟仿真就可能失败，并且硬件/软件系统就得不到充分的验证。

可预知数据流的需求给网络协议的确定性设定了一个刚性的要求，确定性对于大多数基于OSI七层协议模型兼容网络是不可能做到的。建立在物理层和数据链路层之上的OSI协议往往是用软件的形式实现的，而这意味着增加网络系统在消息路由处理和数据编码/解码的能力，这个软件给网络操作带来了变数，即使是简单的网络过程，如网络介质访问，也会影响可预知的性能，而这决定了网络数据传输延迟。

3．I/O的透明性

“透明”网络I/O是第三个独特的实时性需求。与大多数数据处理应用不同，实时系统是CPU敏感的。既然CPU时间在这些系统中是非常难得的，CPU最好是用于执行应用模块和算法的需要而不是I/O。这意味着I/O相关的通讯需要放在主机CPU以外独立处理。

二、传统的通信方法

传统上仅有两种途径为分布式的实时算应用程序的数据通讯需求提供解决方案：

●物理共享存储器体系结构；

●消息传递网络。


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