[发明专利]异构系统间的超时判断方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及异构系统中时钟系统的应用技术领域，更为具体地，涉及一种异构系统间的超时判断方法及系统。

背景技术

随着互联网的高速发展以及整个社会信息化程度的不断加深，异构系统以其资源整合、优势互补等诸多特点，受到越来越多的关注和应用。在异构系统间，优势互补的协作需要高效的同步机制来保证，时钟同步就是其中一个非常关键的问题。

不同系统之间的时钟同步通常采用Unix时间戳作为通用的同步解决方案，而在异构系统中的软硬件同步时钟问题上，也是通过采用Unix时间戳来解决的。

Unix时间戳是一种时间表示方式，定义为从格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒起到现在的总秒数。Unix时间戳不仅被使用在Unix系统、类Unix系统中，也在许多其他操作系统中被广泛采用。

现在大部分操作系统都是32位的，也就是说，时间戳以一个定长为32位的二进制有符号数表示。由于数据位宽的限制，其最多只能表示至世界时间的2038年1月19日3时14分07秒，用二进制表示为：01111111111111111111111111111111，（0x7FFF:FFFF），在下一秒，二进制数字为10000000000000000000000000000000，（0x8000:0000），这是一个负数，因此各系统会把时间误解为1901年12月13日20时45分52秒，也就是通常所说的，由于符号位的变化而发生的时间戳回绕溢出。为了解决回绕溢出问题，可以通过增加数据位宽来延迟回绕溢出的发生。目前的解决方案是把系统由32位转为64位，此时最多可以表示到292，277，026，596年12月4日15时30分08秒。

在异构系统中，特别是在硬件系统中，受限于资源的约束，时间戳的数据位宽通常会更短，因而导致回绕溢出的概率就会更大。例如，时间戳的数据位宽为26比特时，理论上776天就会发生回绕溢出。而通常在硬件系统中，为了节省资源，其数据结构又不可能通过单纯地用增加时间戳的长度来解决回绕溢出的现象，因此在发生回绕时，如果系统或是应用逻辑没有考虑这种情况，除了时间形式上的转换不正确之外，还会对所有与时间戳相关的应用或是业务逻辑产生严重影响，例如计费系统的话单业务或是网络设备中的很多状态更新逻辑。

在实际应用中，通常采用一个系统时间戳较长的时钟主控系统作为时间标准，在固定的时间间隔对被控的硬件系统进行同步更新，以求在异构系统之间做到时钟同步。

在被控的硬件系统（即应用系统）中，经常需要完成定时触发任务，即经常需要在指定时间点的指定时间段以内触发某个事件，该事件是否触发决定于超时判断。其中，指定时间点称为签发时间点，指定时间段称为超时时间间隔，记录事件触发时间的时间戳称为超时时间戳(超时时间戳=签发时间+超时时间间隔)。例如，某证书自签发时起一小时后失效。对于该应用，证书是否有效决定于超时判断，即当前系统时间戳减去超时时间戳是否大于零，大于零则超时，否则不超时。如果判断已经超时，即触发证书失效事件。

上述超时判断也会受到时间戳回绕溢出影响：例如，当超时时间戳出现回绕溢出，并且系统时间没有出现回绕溢出时，实际情况是不超时的，但是由于此时超时时间戳发生了回绕溢出，是一个负数；而当前系统时间戳是个正数，系统时间戳减去超时时间戳会大于零，由此会做出已超时的错误判断。

处理上述回绕溢出，通常有两种解决方案，差值计算法和溢出状态位法。

差值计算法，是在时钟被控系统中，依赖时间戳自身数值规律来解决该问题，定义差值为系统时间戳减去超时时间戳。当超时时间戳发生回绕溢出时，差值最大是2^N-1。例如，如果时间戳是32比特，那么差值最大是2^32-1。通常，用户定义的最大超时时间间隔与最大差值相比是较小的，一般超时时间间隔最大是1天或1个月，即使是最大的超时时间间隔，如果时间戳的长度适当，发生回绕溢出时，差值要远大于超时时间间隔。这个规律提供了一个通过数值本身来判断回绕溢出的依据。通常可以定义2^(N-1)-1为回绕差值判断依据，即如果差值大于2^(N-1)-1，那么认为发生回绕；如果差值小于2^(N-1)-1，那么认为没有发生回绕。上述判断是不严格的，需要依据超时检测的时间间隔，以及具体应用更新的频率来适当调整差值判断标准。同时需要注意，如果用户定义超时时间间隔与差值判断标准相接近，会导致误判风险加大。