[发明专利]消息缓存队列长度的设置方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域，具体涉及一种消息缓存队列长度的设置方法。

背景技术

为了避免出现网络拥塞的现象，一般都会采用消息缓冲队列的结构来处理接收到的网络数据。通常的做法是将接收到的网络数据存储在一个固定长度的消息缓存队列或者循环消息缓冲队列中，且该消息缓存队列的长度一般设置为经验值。若该消息缓存队列的长度设置得太小，当以太网上传输的数据量过多，负载过大时，就会出现该消息缓存队列被消息“填充满”，甚至新接收的消息会覆盖该消息缓存队列中早先接收到的消息，最终导致消息被丢弃；而若该消息缓存队列的长度设置得太大，当以太网上传输的数据量较少，一方面会增加在消息队列中查找新接收的消息所用时间开销，影响网络数据传输的实时性，另一方面以太网大多数时间处于“闲置期”，其利用效率很低，降低了网络数据传输的性能。

为了解决上述问题，迫切需要找到一种设置消息缓存队列长度的方法，使得其能够保证在任何网络负载条件下，网络数据传输的正确性、完整性、实时性和可靠性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种设置消息缓存队列长度的方法，使得其能够保证在任何网络负载条件下，网络数据传输的正确性、完整性、实时性和可靠性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种消息缓存队列长度的设置方法，包括以下步骤：

S1、基于排队论建立以太网缓存队列数学模型；

S2、基于所述以太网缓存队列数学模型计算以太网通信损失代价；

S3、计算以太网通信损失代价最小时的以太网缓存队列长度，作为最佳消息缓存队列长度。

优选地，所述以太网缓存队列数学模型基于M/G/1/∞排队模型建立。

优选地，步骤S2具体为：由以太网缓存队列数学模型得到实时以太网在单位时间的带宽利用率ρ，由生灭过程的平稳分布求解公式得到第n个进入队列的数据帧的概率，并分别计算出当以太网处于繁忙期时，不能成功传输而被丢弃的平均数据帧数，和当以太网处于闲置期时，没有进入队列而不能及时传输的平均数据帧数，从而获得以太网通信损失代价表达式，n为整数。

优选地，步骤S3中，将所述以太网通信损失代价表达式作为目标函数，确定所述目标函数取最小值时对应最佳消息缓存队列长度的值L₀。

优选地，在所述以太网缓存队列数学模型中，设单位时间内消息进入缓存队列的平均数据帧个数为λ，则消息到达时间间隔t服从参数为λ的负指数分布，分布密度函数为：

f(t)＝λe^-λt。

优选地，排队系统在不同状态n下的概率分别为：

P₀＝1-ρ

P₁＝ρ(1-ρ)

……

P_n＝ρⁿ(1-ρ)

当以太网处于繁忙期时，不能成功传输而被丢弃的平均数据帧数记为N_d，则