Eine mikroserviebasierte Steuerungsebene für zeitkritisches Networking

Zeitkritisches Networking (TSN) zielt darauf ab, deterministische Kommunikationsverhältnisse über Ethernet bereitzustellen. Die Hauptmerkmale von TSN sind begrenzte Latenz und sehr hohe Zuverlässigkeit, wodurch es den strengen Anforderungen industrieller Kommunikations- oder Automobilanwendungen entspricht, um nur einige Beispiele zu nennen. Um dieses Ziel zu erreichen, definiert TSN mehrere Planungsalgorithmen, darunter den zeitbewussten Shaper (TAS), der auf Zeitfenstern und Gate Control Lists (GCLs) basiert. Die Konfiguration von Netzwerkelementen zur Zuweisung von Zeitfenstern, Pfaden und GCLs ist mühsam und muss umgehend und dynamisch aktualisiert werden, wenn neue Datenströme ankommen oder verschwinden. Der Standard IEEE 802.1Qcc bildet die Grundlage für die Gestaltung einer TSN-Steuerungsebene, um diesen Herausforderungen zu begegnen, und folgt dem Paradigma des Software-Defined Networking (SDN). Allerdings sind die meisten aktuellen SDN/TSN-Steuerungslösungen monolithische Anwendungen, die auf dedizierten Servern ausgelegt sind, und bieten nicht die erforderliche Flexibilität, um bei steigenden Serviceanfragen zu skalieren. Diese Arbeit präsentiert μTSN-CP, eine auf Mikroservices basierende SDN/TSN-Steuerungsebene, die auf dem Standard 802.1Qcc basiert. Unsere Architektur nutzt die Vorteile von Mikroservices und ermöglicht es der Steuerungsebene, dynamisch auf wechselnde Arbeitslasten hoch- oder herunterzuskalieren. Wir erreichen verbesserte Flexibilität und Resilienz, indem wir die Steuerungsebene in kleinere, unabhängige Mikroservices unterteilen. Die Leistung von μTSN-CP wird in einer realen Umgebung mit TSN-Switches und verschiedenen ganzzahligen linearen Problemlösereinstellungen, die über verschiedene Computerplattformen laufen, bewertet.