CQF為(wèi)了支持确定性的交換，TSN對802.1Q-2014标準進行了擴充。其中單流過濾和管控機(jī)制（PSFP）中的時間門(mén)控邏輯控制了時間敏感分組進入緩存隊列的時間，而時間敏感流增強調度（EST）機(jī)制中的輸出門(mén)控機(jī)制控制了分組離開(kāi)輸出隊列的時間。基于對PSFP和EST機(jī)制的不同配置，TSN交換機(jī)可以實現多(duō)樣的确定性轉發，滿足不同場景的需求。      CQF是802.1Qch定義的一(yī)種對PSPF和EST機(jī)制的配置，可以通(tōng)過簡單的計算(suàn)實現确定性的轉發延時。CQF也是目前TSN規範中确定的唯一(yī)配置方式。 一(yī)、CQF工(gōng)作原理       盡管對PSFP和ETS功能(néng)進行不同的配置可以實現不同的TSN控制，但CQF是目前TSN規範中給出的唯一(yī)一(yī)個(gè)實現模型，其最大特點是計算(suàn)和配置簡單，可以保證分組端到(dào)端交換的确定性延時。    （1）延時保證
      CQF模型将全網時間劃分為(wèi)長(cháng)度為(wèi)d的連續時間槽，用i，i+1…，i+N表示，若交換機(jī)S0在時間槽i中的t1時刻從(cóng)鏈路(lù)上(shàng)接收到(dào)數據幀p，則必須在i+1時間槽中的某個(gè)時刻t2輸出到(dào)鏈路(lù)上(shàng)，如下(xià)圖所示。      假設t1和t2可在時間槽i和i+1中任意分布，因此幀p經S0交換的延時t2-t1上(shàng)限為(wèi)2d，下(xià)限為(wèi)0。同理，交換機(jī)S1必須在時間槽i+2中的某個(gè)點t3完成交換并輸出到(dào)鏈路(lù)上(shàng)，因此p經S0和S1交換機(jī)的延時t3-t1最大為(wèi)3d，最小(xiǎo)為(wèi)d。更為(wèi)一(yī)般的，基于CQF模型，幀p在網絡中交換的最大延時為(wèi)（h+1）*d，最小(xiǎo)延時為(wèi)（h-1）*d，其中h為(wèi)傳輸路(lù)徑跳數。    （2）時間敏感幀的處理      支持CQF模型的交換機(jī)隻要在輸出端口為(wèi)時間敏感幀設置兩個(gè)由時間門(mén)控制的隊列Q0和Q1。偶數時間槽，隊列Q0保存輸入端口接收的幀（接收模式，不發送幀），同時隊列Q1發送在上(shàng)一(yī)個(gè)奇數時間槽緩存的數據幀（發送模式，不接收幀）；奇數時間槽，兩個(gè)隊列的操作正好相(xiàng)反。因此，兩個(gè)隊列循環的進行分組緩存和調度輸出操作，這也是CQF名稱的來由。       針對CQF轉發模型，PSFP和EST機(jī)制定義的輸入門(mén)控表和輸出門(mén)控表示如圖所示。在偶數時間槽，按照(zhào)T0表項定義的動作執行，在奇數時間槽，按照(zhào)T1表項定義的動作執行，具體操作如下(xià)表所示。      顯然，根據上(shàng)面操作，每個(gè)時間敏感分組在交換中的延時不超過2個(gè)時間槽。當然設備間時間同步精度，非時間敏感幀傳輸占用輸出鏈路(lù)對時間敏感幀的幹擾，鏈路(lù)上(shàng)分配的時間敏感業(yè)務量大小(xiǎo)等因素都會(huì)對CQF模型中時間槽大小(xiǎo)，Q0/Q1隊列長(cháng)度等參數的選擇有影響，具體分析我們在後續文章中給出。 二、支持CQF的交換機(jī)輸出接口模型    （1）隊列模型和入隊出隊控制      交換機(jī)每個(gè)輸出接口除了時間敏感流量外，還(hái)有其他非時間敏感流量，如best effort流量，帶寬預約流量等。為(wèi)此，802.1Q-2014 的Annex I（Priority and drop precedence）定義了8個(gè)優先級隊列，分别緩存不同類型和優先級的流量，其中Q7的優先級最高(gāo)，其次是Q6，Q5…，優先級最低(dī)的是Q1。802.1Q-2014規範中解釋了Q0優先級高(gāo)于Q1的原因。主要是網卡默認發出的best effort流量采用默認優先級0，對應Q0，而Q1用于存儲優先級最低(dī)的背景流量，因此Q1的調度優先級低(dī)于Q0。       為(wèi)支持CQF模型，可将其中的兩個(gè)最高(gāo)優先級隊列Q7和Q6設置緩存時間敏感流量。此時的交換機(jī)輸出接口模型如下(xià)圖所示。       由上(shàng)圖可以看(kàn)出以下(xià)幾點。
      一(yī)是優先級最高(gāo)的Q7和第二高(gāo)的Q6隊列用于存儲時間敏感流，而且隻有這兩個(gè)隊列需要入隊和出隊的時間門(mén)控機(jī)制。由于不同的時間敏感流數據可能(néng)具有不同的發送周期（例如第一(yī)個(gè)流的周期時125us，第二個(gè)流的周期是250us），因此入隊控制需要不同的門(mén)控邏輯。       二是Q5，Q4和Q3保存預約帶寬的非時間敏感流量，其中Q5和Q4分别保存延時受限的音(yīn)頻和視頻流，因此調度優先級比Q3要高(gāo)。對于這些流量，在入隊控制時需要增加流量測量邏輯，避免由于來自(zì)多(duō)個(gè)輸入端口的多(duō)個(gè)單流彙聚後的流量超過輸出接口預約的流量，同時在出隊需要增加整型邏輯，減小(xiǎo)流量的突發。       三是進出三個(gè)低(dī)優先級隊列Q2，Q0和Q1的流量沒有任何控制。當然，在隊列将滿時，隊列管理邏輯會(huì)根據一(yī)定的算(suàn)法選擇分組丢棄。由于優先級低(dī)，這幾個(gè)隊列的流量也不會(huì)影響時間敏感流量和預約帶寬的流量。       四是輸出調度可采用絕對優先級調度。由于對高(gāo)優先級隊列采用了輸出時間門(mén)控和輸出整型機(jī)制，因此不會(huì)因為(wèi)異常到(dào)達的高(gāo)優先級流量“餓死”低(dī)優先級的流量。    （2）接口的配置管理       CQF交換的輸出接口是可管理的，即用戶可以對優先級分類、入隊門(mén)控，出隊門(mén)控、入隊測量和輸出整型邏輯進行配置管理。
      涉及的主要數據結構包括入隊/出隊門(mén)控列表，流量測量和整型的令牌桶參數，隊列管理參數等。我們将在後續文章中對CQF輸出接口的配置管理抽象進行進一(yī)步介紹。