分布式系统的时钟同步方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及通信，特别涉及一种分布式系统的时钟同步方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、目前，在工业控制系统中，多机方案不仅要求主从通信网络有极低的延时，而且对多机的同步性能也具有较高的要求，而多机同步最关键的部分就是分布式系统时钟同步；对于分布式系统时钟的稳定性直接影响系统整体性能，因此，必须保证分布式系统中主从站时间的稳定性和一致性。

2、现有技术中，对于分布式系统的时钟同步方案，大多是从站设备基于主站设备获取参考从站发送的同步时钟，直接计算出当前同步周期的补偿偏差，并直接进行本地时钟的补偿。这种方案虽然能够简单快速完成单周期的时间同步，但补偿偏差是按照同步时钟的数据帧的到达时刻计算的，而数据帧的发送时刻并不完全跟随同步周期变化，使得时刻偏差可能会特别大，造成时钟同步的精度不高；其次由于线路传输延时也会改变，造成补偿偏差变化剧烈，时钟同步补偿dc（distributed clock，分布式时钟）抖动较大，同步性能较差。因此，如何能够提高时钟同步的精度，提升同步性能，是现今急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种分布式系统的时钟同步方法、装置、电子设备及计算机存储介质，以提高分布式系统的时钟同步的精度，提升同步性能。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种分布式系统的时钟同步方法，应用于从站设备，包括：

3、根据所述从站设备的本地时钟和主站设备发送的系统时钟偏移，构建所述从站设备的本地系统时钟副本；

4、根据时钟同步源发送的系统参考时钟和所述本地系统时钟副本，对所述从站设备的本地系统参考时钟进行调整更新，得到所述系统参考时钟对应的本地系统参考时钟；

5、根据当前系统参考时钟与历史系统参考时钟各自对应的本地系统时钟副本锁存和本地系统参考时钟，确定当前同步周期的补偿偏差；其中，所述历史系统参考时钟为在所述当前系统参考时钟之前接收的系统参考时钟；

6、根据所述补偿偏差对应的补偿频率和预设单次补偿值，在所述当前同步周期内对所述本地系统时钟进行补偿。

7、在另一方面，所述本地时钟、所述本地系统时钟和所述系统参考时钟均为第一数量位；所述根据时钟同步源发送的系统参考时钟和所述本地系统时钟副本，对所述从站设备的本地系统参考时钟进行调整更新，得到所述系统参考时钟对应的本地系统参考时钟，包括：

8、根据所述本地系统时钟副本的高第二数量位的数据和所述当前系统参考时钟的低第三数量位的数据，对所述本地系统参考时钟进行调整更新，得到所述当前系统参考时钟对应的本地系统参考时钟；其中，所述第二数量与所述第三数量之和为所述第一数量。

9、在另一方面，所述根据所述本地系统时钟副本的高第二数量位的数据和所述当前系统参考时钟的低第三数量位的数据，对所述本地系统参考时钟进行调整更新，得到所述当前系统参考时钟对应的本地系统参考时钟，包括：

10、将所述本地系统参考时钟的高第二数量位的数据配置为所述本地系统时钟副本的高第二数量位的数据；

11、接收到所述当前系统参考时钟之后，将所述本地系统参考时钟的低第三数量位的数据赋值给上周期低第三数量位本地系统参考时钟，并将所述本地系统参考时钟的低第三数量位的数据配置为所述当前系统参考时钟的低第三数量位的数据；

12、若所述本地系统参考时钟的低第三数量位的数据小于所述上周期低第三数量位本地系统参考时钟，则将所述本地系统参考时钟的高第二数量位的数据+1，并将处理之后的本地系统参考时钟作为所述当前系统参考时钟对应的本地系统参考时钟；

13、若所述本地系统参考时钟的低第三数量位的数据不小于所述上周期低第三数量位本地系统参考时钟，则将当前的本地系统参考时钟作为所述当前系统参考时钟对应的本地系统参考时钟。

14、在另一方面，所述根据当前系统参考时钟与历史系统参考时钟各自对应的本地系统时钟副本锁存和本地系统参考时钟，确定当前同步周期的补偿偏差，包括：

15、获取目标历史系统参考时钟对应的本地系统时钟副本锁存和本地系统参考时钟；其中，所述目标历史系统参考时钟为在所述当前系统参考时钟之前的预设相隔时间接收的一个系统参考时钟；所述预设相隔时间为预设同步周期时间与预设间隔次数的乘积；

16、根据所述当前系统参考时钟与所述目标历史系统参考时钟各自对应的本地系统时钟副本锁存，计算第一偏差；

17、根据所述当前系统参考时钟与所述目标历史系统参考时钟各自对应的本地系统参考时钟，计算第二偏差；

18、根据所述第一偏差和所述第二偏差，确定当前同步周期的补偿偏差。

19、在另一方面，所述根据所述第一偏差和所述第二偏差，确定当前同步周期的补偿偏差，包括：

20、若时钟同步次数计数大于或等于次数阈值，则计算第二偏差与第一偏差之差，得到第三偏差；若时钟同步次数计数大于或等于预设补偿开始值且小于所述次数阈值，则计算所述当前系统参考时钟对应的本地系统时钟副本锁存和本地系统参考时钟之差，得到所述第三偏差；其中，所述第一偏差为所述当前系统参考时钟与所述目标历史系统参考时钟各自对应的本地系统时钟副本锁存之差，所述第二偏差为所述当前系统参考时钟与所述目标历史系统参考时钟各自对应的本地系统参考时钟之差；

21、对所述第三偏差进行预设宽度的均值滤波，得到滤波后偏差；

22、计算滤波后偏差与所述预设间隔次数的商，得到当前同步周期的补偿偏差。

23、在另一方面，所述根据所述补偿偏差对应的补偿频率和预设单次补偿值，在所述当前同步周期内对所述本地系统时钟进行补偿，包括：

24、根据预设补偿阈值和所述补偿偏差的绝对值，确定当前同步周期的补偿总量；

25、计算总步长与补偿次数阈值的商，得到所述补偿频率对应的单步长；其中，所述总步长为预设同步周期时间与时间计数器的计数周期时间之商，所述补偿次数阈值为所述补偿总量与所述预设单次补偿值的商；

26、根据所述时间计数器的时钟计数、所述单步长、所述补偿次数阈值和所述预设单次补偿值，按照所述单步长对应的补偿频率对所述本地时钟进行补偿。

27、在另一方面，所述根据所述时间计数器的时钟计数、所述单步长、所述补偿次数阈值和所述预设单次补偿值，按照所述单步长对应的补偿频率对所述本地时钟进行补偿，包括：

28、启动所述时间计数器，并获取所述时间计数器的当前时钟计数；

29、判断所述当前时钟计数是否达到所述单步长对应的计数阈值；

30、若达到所述计数阈值，则将所述时间计数器清零，并将补偿计数值加1，得到更新后的补偿计数值；

31、若更新后的补偿计数值不大于所述补偿次数阈值，则在所述补偿偏差为负数时，将所述本地时钟加上所述预设单次补偿值，并执行所述获取所述时间计数器的当前时钟计数的步骤；在所述补偿偏差为正数时，将所述本地时钟减去所述预设单次补偿值，并执行所述获取所述时间计数器的当前时钟计数的步骤；

32、若更新后的补偿计数值大于所述补偿次数阈值，则将所述补偿计数值清零，关闭所述时间计数器。

33、本发明还提供了一种分布式系统的时钟同步装置，设置于从站设备，包括：

34、本地构建模块，用于根据所述从站设备的本地时钟和主站设备发送的系统时钟偏移，构建所述从站设备的本地系统时钟副本；

35、参考调整模块，用于根据时钟同步源发送的系统参考时钟和所述本地系统时钟副本，对所述从站设备的本地系统参考时钟进行调整更新，得到所述系统参考时钟对应的本地系统参考时钟；

36、偏差确定模块，用于根据当前系统参考时钟与历史系统参考时钟各自对应的本地系统时钟副本锁存和本地系统参考时钟，确定当前同步周期的补偿偏差；其中，所述历史系统参考时钟为在所述当前系统参考时钟之前接收的系统参考时钟；

37、偏差补偿模块，用于根据所述补偿偏差对应的补偿频率和预设单次补偿值，在所述当前同步周期内对所述本地系统时钟进行补偿。

38、本发明还提供了一种电子设备，包括：

39、存储器，用于存储计算机程序；

40、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的分布式系统的时钟同步方法的步骤。

41、此外，本发明还提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的分布式系统的时钟同步方法的步骤。

42、本发明所提供的一种分布式系统的时钟同步方法，应用于从站设备，包括：根据从站设备的本地时钟和主站设备发送的系统时钟偏移，构建从站设备的本地系统时钟副本；根据时钟同步源发送的系统参考时钟和本地系统时钟副本，对从站设备的本地系统参考时钟进行调整更新，得到系统参考时钟对应的本地系统参考时钟；根据当前系统参考时钟与历史系统参考时钟各自对应的本地系统时钟副本锁存和本地系统参考时钟，确定当前同步周期的补偿偏差；其中，历史系统参考时钟为在当前系统参考时钟之前接收的系统参考时钟；根据补偿偏差对应的补偿频率和预设单次补偿值，在当前同步周期内对本地系统时钟进行补偿；

43、可见，本发明通过在从站设备内部构建本地系统时钟副本和本地系统参考时钟，能够利用当前同步周期最新的本地系统时钟副本锁存和本地系统参考时钟与之前的本地系统时钟副本锁存和本地系统参考时钟，确定当前同步周期的补偿偏差，从而能够减少同步时钟来源的时刻偏差，提高时钟同步的精度；并且能够按照补偿偏差的大小确定合适的补偿频率，在当前同步周期内对本地系统时钟进行补偿，确保补偿均匀有效，提升了同步性能。此外，本发明还提供了一种分布式系统的时钟同步装置、电子设备及计算机存储介质，同样具有上述有益效果。