TSN协议解读系列 | (2) Qbv：车间里的求知路

时春季夜间，风清月朗，周期仿佛又轮转到了从前。一位不修篇幅的老头，牙还没刷，却已然歪头斜躺在床上，床边微亮的显示屏上隐约可见Victory的字样，不一会儿就熄了屏。

这正是我们今天的主人公，Qbv。

▎我是一名车间工人

Qbv，802.1大学的特聘教授，爱好打游戏，拜把子，著名的门控（Gate Control）理论提出者，数据包们深恶痛绝的打卡制度的创始人，食堂窗口守备队名誉大队长等等。当然，也曾是一名车间工人。

年轻时候的Qbv在工厂车间干活，但就像是苹果砸脑袋那样来的突然，看着传送带上形形色色的工件交错往复，脑袋空空的他却对工件如何有条不紊的运输、处理、组装成精密的设备产生了好奇。而他与调度思想的火花也正由此迸发。
Qbv的求知之路谈不上一帆风顺，没有老师的他只能在黑暗之中摸索，其中艰辛不用太多赘述。

至于他研究的车间调度（Job-shop Scheduling）问题，则是一个起源于上世纪50年代，被广泛研究的问题，包括了作业车间、置换流水车间、混合流水车间、柔性作业车间调度等等。研究明白了的Qbv把握到了一个在车间进行试点的机会。效果尚佳，他也顺理成章的成了车间调度员，往后负责工艺的改进。

成了车间调度员之后，因为口才好，交友广泛，很快就和车间里的人打成了一片，平日里没啥事的他，迷上了打游戏。他玩的最多的就是模拟经营类游戏，排布优先级，划分工作时间亦或是建立生产线的事干的都是轻车熟路，不知道是在玩游戏，还是找了两个班上，他倒是乐在其中。

▎但我想寻找一些改变

而Qbv思想的蜕变从TTE（Time-triggered Ethernet）团队到来的那个日子开始。

这支从SAE协会派来的视察团衣着考究，Qbv则作为车间的代表和他们进行交流，其中多次谈到了能否确定每一个工件进入工序的时间，工序是否有容错机制等等话题，Qbv回着话，心底向往他们的生活。

当时正值以太网蓬勃发展的时期，TTE此次前来调研是为了从车间调度中汲取些许灵感，去解决当时以太网管理局十分头疼的一个问题，也就是流量的有界时延（Bounded latency）传输。调研结束，深思后的Qbv找上了TTE，表明希望能够参与他们的研究。而TTE对于这个熟悉车间调度的人印象不错，就这样，Qbv获得了助理研究员的身份。

随后就是漫长的旅途。

最终，他们将时钟同步方案AS6802融入了调度之中，通过时分复用以及合理的时间规划去保障关键流量和非关键流量在同一条链路上传输时彼此间的互不冲突。戏剧性的是，Qbv打游戏时的时间规划心得在此间着实发挥了不小的作用。

这该是一个美好的结局，如果“专有技术”这四个大字没有铭刻在TTE的骨子里。厂商用专利构成的厚障壁将TTE技术隔断了开来，Qbv不喜欢这样。

▎我好像成了传奇

802.1大学给了一个机会，TSN作为校委会主动向Qbv抛出了橄榄枝，2012年，Qbv作为特聘教授正式加入，主导更开放的有界低时延项目的研究，在随后的四年里，提出了门控机制，并实现了保障门控机制的三类状态机，即管理调度配置的更新的List Config状态机，初始化门控列表执行并维护门控周期的Cycle Timer状态机，以及，按序执行门操作并在门操作间维持一定时隙的List Execute状态机。

基于802.1AS实验室提供的同步时间支持，Qbv率先在校园里面开展了试点工作，TSN校委会划分了一整片校区供Qbv使用。Qbv在每处节点都设立了一个打卡仪器，并依据数据包们的8个优先级划分了不同的时间窗口供他们刷卡通行，处在Gate-closed时间段的数据包不允许通行，只待切换成了Gate-open才能通行。三类状态机则在实验室中隆隆运转，实时修改着打卡机的通行时间段数据。

从TTE那学到的经验也在其中发挥了不小的作用，Qbv也采用了求解器和启发式这两种方法去进行调度表的求解，并通过状态机下发到打卡配置当中。相较于TTE严格规划了每个关键数据包在各个时刻应当处在的位置，Qbv采用的窗口模式则让数据包们的时间规划更加的灵活。

大部分时间，事情确实变的井井有条了。

▎打游戏吗？我带你

体会过独自求学的窘迫，进入了802.1大学后的Qbv常与别的学者互通有无，虽然有时候说些打不打游戏之类的胡话，令他在部分学者眼中印象欠佳。

最早的一次合作当属2012年，是和802.3大学的br老头一同开展的，他们共同成立了一个Qbu实验室。br这老头是TSN委员会送来的，说是以太网局子让他们找个人带一带，整点事做就行【br:路在何方】。刚好Qbv初来乍到，也就让他俩一起凑活凑活了，谁成想还真干出了一番事业。

说是他俩发现在门控由close切换到open的时候总还有上一个时间段该走完的数据包在路上跑。Qbv提的是，门开之前留一个数据包要花的时间的余量，大家都别继续进了，等路上的人跑完。br老头则又开始想着插队了。最后他俩合计合计，就提出了两种保护带（Guard band）机制。

在这次合作之后，Qbv便开始取笑br老头蹩脚的论文取名，br老头就拿着杖子追着Qbv打，说他不通礼法。打打闹闹，却也看得出br先生不似此前消沉的模样了。

而Qbv也确实会交朋友，不止和br，和Qch，Qci等人也都聊得开，甚至还和Qci一起成了普通数据包嘴里的食堂守备队大队长。毕竟他们来了之后，在食堂一个管出，一个管进，都快激起了民愤。

但平心而论，这位从工厂车间一路走来，不太正经的教授，着实给这严肃的校园增添了一点不一样的光彩。