Расхождение в оборудовании PTP (Precision Time Protocol) Измерение точности отметки времени

Question

Мы анализируем PTP для программного обеспечения системы управления и измеряем точность синхронизации часов PTP с помощью небольшого набора из двух персональных компьютеров, один из которых является ведущим, а другой - подчиненным. Наши текущие настройки очень грубые, и у нас еще нет гроссмейстера. Проблема состоит в том, что наши числа точности (как мы их в настоящее время измеряем, которые могут быть неверными) не соответствуют стандартным числам, указанным в протоколе PTP, и варьируются на величину 10.

В рамках анализа мы пытаемся использовать метки времени для аппаратного и программного обеспечения и пытаемся измерить точность обоих.

Мы используем инструменты ptp4l и ph2sys v1.8. Наша текущая мера точности основана на смещениях ведущий-ведомый, о которых сообщает процесс ptp4l. (ptp4l также сообщает о задержках на пути, в настоящее время мы не используем эти числа. Есть ли какое-то значение этих чисел в измерении точности?)

В Аппаратной метке времени мы получаем смещение>1000 наносекунд от ведущего, что намного больше, чем ожидаемое значение около 50 нс PTP H/W Timestamping.

Для программной метки времени мы получаем ожидаемые смещения от мастера, которые составляют<100 мкс.

Детали настройки и исполнения:

Мастер: Dell Latitude E6220 (контроллер Intel 82579LM Gigabit Ethernet) - CentOS7

Ведомый: Dell Latitude E6320 (контроллер Intel 82579LM Gigabit Ethernet) - CentOS7

Сеть: кабель Ethernet со скоростью 1 Гбит / с

Выход Ethtool:

Возможности:

hardware-transmit     (SOF_TIMESTAMPING_TX_HARDWARE)

software-transmit     (SOF_TIMESTAMPING_TX_SOFTWARE)

hardware-receive      (SOF_TIMESTAMPING_RX_HARDWARE)

software-receive      (SOF_TIMESTAMPING_RX_SOFTWARE)

software-system-clock (SOF_TIMESTAMPING_SOFTWARE)

hardware-raw-clock    (SOF_TIMESTAMPING_RAW_HARDWARE)

Аппаратные часы PTP: 0

Аппаратная передача меток времени:

off                   (HWTSTAMP_TX_OFF)

on                    (HWTSTAMP_TX_ON)

Режимы аппаратного фильтра приема:

none                  (HWTSTAMP_FILTER_NONE)

all                   (HWTSTAMP_FILTER_ALL)

ptpv1-l4-sync         (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V1_L4_SYNC)

ptpv1-l4-delay-req    (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V1_L4_DELAY_REQ)

ptpv2-l4-sync         (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L4_SYNC)

ptpv2-l4-delay-req    (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L4_DELAY_REQ)

ptpv2-l2-sync         (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L2_SYNC)

ptpv2-l2-delay-req    (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_L2_DELAY_REQ)

ptpv2-event           (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_EVENT)

ptpv2-sync            (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_SYNC)

ptpv2-delay-req       (HWTSTAMP_FILTER_PTP_V2_DELAY_REQ)

Мы используем ptp4l для программной отметки времени следующим образом:

Мастер:

sudo ptp4l -i em1 -m -S

Подчиненный:

sudo ptp4l -i em1 -m  -s -S

И ptp4l и phc2sys для аппаратной отметки времени выглядят следующим образом:

Мастер:

sudo ptp4l -i em1 -m

sudo phc2sys -s CLOCK_REALTIME -c em1 -m -w 

(Поскольку в настоящее время у нас нет гроссмейстера, мы используем системные часы Мастера в качестве главных часов для phc2sys)

Подчиненный:

sudo ptp4l -i em1 -m -s

sudo phc2sys -s  em1 -c CLOCK_REALTIME -m -w

(Примечание: мы выполняем вышеуказанные команды с конфигурацией по умолчанию. Пожалуйста, дайте нам знать, если какие-либо конфигурации необходимо настроить для большей точности?)

Мы ищем помощи в выяснении причин такого несоответствия в точности меток времени оборудования и любых ошибок в наших настройках теста или методах измерения.

Спасибо,

Долли

Answer 1

Мы используем инструменты ptp4l и ph2sys v1.8.

с участием

Intel 82579LM

LinuxPTP v1.8 был выпущен в ноябре 2016 года, а в феврале 2017 года в код был добавлен патч, касающийся проблемы с частотой оборудования, которая влияет на точность аппаратных часов.

Это объясняет, почему влияет только аппаратный режим.

Использование более новой версии должно решить проблему.

Answer 2

Для справки, встроенные сетевые карты (также известные как LOM) той эпохи, в том числе и до i219, я полагаю, действительно имели проблемы. Я помню, как получил печально известную «тайм-аут при опросе временной метки tx» на i219, даже после настройки tx_timestamp_timeout на 20 мс или около того. i82579 (и i82580) еще старше (сняты с производства Intel на момент написания этой статьи).

У меня есть хороший опыт работы с PTP на i210 и i350, которые на данный момент являются довольно старым оборудованием. С хорошим GM (= стабильный генератор, метка времени HW) ведомый ptp4l может сходиться до низких двузначных наносекунд (ppb) с недисциплинированным генератором xtal (или буквально до нуля с тактовой частотой 25 МГц, привязанной к Rb или GPS). Я помню попытки с i82574L (= предшественником i210) и другими сетевыми адаптерами этого поколения, и, хотя аппаратная отметка времени работает, результаты, о которых сообщил ptp4l, были менее выдающимися по сравнению с поколением i210.

Также обратите внимание, что i219 интегрирован в несколько поколений и моделей наборов микросхем для ПК, и эти немного разные «выпуски» могут иметь незначительные различия в своих возможностях / производительности / ошибках аппаратной временной метки. Если были ранние ошибки, они могли быть исправлены в более поздних версиях кремния. И с каждой сетевой картой, которая делает временные метки HW, даже с i210, стабильность кристалла 25 МГц может играть роль. Чтобы получить представление, попробуйте коснуться кристалла пальцем во время работы ptp4l.