【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机通信，具体涉及一种交换机消息监控网排队系统建模方法、系统、芯片及设备。
技术介绍
1、fc网络具有传输速率高、传输距离远、误码率低、实时性强、可扩展性好等优点，为高速通信网络提供理想的解决方案，并在存储区域网(storage area network，san)和航空电子系统中得到广泛的应用。
2、fc交换机作为整个fc网络的核心部件。除具备单播、多播、广播等数据通信功能外，还具备监控功能，通过捕获网络传输数据来分析定位问题。fc交换机每个监控端口都分别有四种工作模式，包括正常通信模式、输入监控模式、输出监控模式和消息监控模式。在正常通信模式下，监控端口作为普通的通信端口使用，不具备监控功能；在输入监控和输出监控模式下，监控端口可以分别对某个端口的输入数据和某个端口的输出数据进行监控；在消息监控模式下，监控端口可以最多对256个消息id进行监控。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种交换机消息监控网排队系统建模方法、系统、芯片及设备，用于解决使用排队论这一数学工具从理论上分析交换机各个端口的队列长度、排队时延和丢包率的技术问题，结合其他网络仿真工具，辅助验证仿真结果，本专利技术将光纤交换机消息监控网络建模为排队系统，并计算出队列长度、排队时延和丢包率等系统参数。
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、交换机消息监控网排队系统建模方法，包括以下步骤：
4、s1、在具有虚拟
5、s2、将输入输出队列均建模为m/m/1/k排队系统，获取输入数据帧的数学模型特征，设k为队列的长度，m/m/1/k排队系统中共有k个位置供进入m/m/1/k排队系统的顾客占用，当k个位置被顾客全部占用后，新到的顾客离开服务系统并永不再回来；当m/m/1/k排队系统中有空位置，新到的顾客进入m/m/1/k排队系统排队等待服务，服务完后离开m/m/1/k排队系统。
6、具体的，步骤s1中，依据输出端口2和交叉点缓存cp12的状态确定对应数据帧的调度情况具体为：
7、交叉点缓存cp12为空，输出端口2空闲，此时输出端口2直接将对应数据帧转发输出；
8、交叉点缓存cp12不空，输出端口2空闲，此时输出端口2将交叉点缓存中的数据转发输出，对应数据帧继续保存在虚拟输出队列中等待调度；
9、交叉点缓存gp12不空，输出端口2繁忙，此时输出端口2正在处理来自其他输入队列中目的端口为输出端口2的数据帧，虚拟缓存voq12中的数据等待调度，当此时voq12队列已满，又有目的端口为输出端口2的数据帧到来时，对应数据帧丢失。
10、具体的，步骤是s1中，每个输出端口具有一个输入调度模块，输入端口和输出调度模块之间有若干的虚拟输出队列用于缓存数据帧。
11、进一步的，每个输出调度模块j负责voq1j′、voq2j′、voq3j′和voq4j′输入队列数据的调度。
12、进一步的，输出调度模块采用轮询算法，当输入数据在各个队列中的分布均匀时，每个队列均等的获得输出调度模块的服务，此时每个队列都有自己的服务员，该服务员的服务能力为输出调度模块服务能力的1/n。
13、具体的，步骤s2中，m/m/1/k排队系统的参数特征包括：
14、系统的平均队列长度lq为：
15、
16、数据帧在队列中的平均等待时间wq为：
17、
18、丢包率p丢包为：
19、p丢包＝pk
20、其中，ρ为服务强度，lq为平均队列长度，pk为系统中存在k个顾客的稳态概率，同时也是m/m/1/k系统的丢包率，λ为单位时间到达的数据帧个数。
21、进一步的，当系统中的顾客数大于队列容量时出现丢包，pk为：
22、
23、第二方面，本专利技术实施例提供了一种交换机消息监控网排队系统建模系统，包括：
24、数据模块，在具有虚拟排队队列的交换机中，对于n输出端口交换机，在每一个输入端口处设置n个并列的缓存队列，每个队列均缓存一个输出端口的数据，当接收端口接收到数据后即对数据进行解析，依据数据的目的端口将数据缓存到相应的虚拟队列中；当输入端口1接收到一个目的端口为输出端口2的数据帧时，对应数据在解析后送到输入端口1中的第二个虚拟输出队列中，依据输出端口2和交叉点缓存cp12的状态确定对应数据帧的调度情况；
25、构建模块，将输入输出队列均建模为m/m/1/k排队系统，获取输入数据帧的数学模型特征，设k为队列的长度，m/m/1/k排队系统中共有k个位置供进入m/m/1/k排队系统的顾客占用，当k个位置被顾客全部占用后，新到的顾客离开服务系统并永不再回来；当m/m/1/k排队系统中有空位置，新到的顾客进入m/m/1/k排队系统排队等待服务，服务完后离开m/m/1/k排队系统。
26、第三方面，一种芯片，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述交换机消息监控网排队系统建模方法的步骤。
27、第四方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述交换机消息监控网排队系统建模方法的步骤。
28、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
29、交换机消息监控网排队系统建模方法，从研究交换机的交换结构以及数据包的交换过程入手，将每个交换端口单独抽象为单队列单服务员排队系统。一方面，相较于多队列多服务员的排队系统，本系统的结构更加简洁清晰，稳态推导过程以及系统参数的计算过程复杂度更低，更加有利于硬件实现。另一方面，目前对交换机丢包率等系统参数的获取，主要采用的是仿真的方法，仿真获取的结果缺乏理论支撑，本专利技术从排队论理论出发推导出交换机排队系统的基本参数，可以用于与其他仿真工具的仿真结果相互验证。
30、进一步的，在分析交换机的数据包具体调度情况时，通过深入分析交换机的虚拟输出队列以及交叉点联合排队结构，发现每个输出端口的缓存队列相互独立互不干扰，这为将每个输出端口单独建模排队系统提供了基础，同时以输入端口1以及输出端口2为例，通过分析输出端口2以及交叉点缓存cp12的各种状态组合情况以确定数据包的调度情况以及丢包情况，可以明确数据包在交换机的业交换网络中的传递过程，为构建单队列单服务员的排队系统提供了理论基础。
31、进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，步骤S1中，依据输出端口2和交叉点缓存CP12的状态确定对应数据帧的调度情况具体为：
3.根据权利要求1所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，步骤是S1中，每个输出端口具有一个输入调度模块，输入端口和输出调度模块之间有若干的虚拟输出队列用于缓存数据帧。
4.根据权利要求3所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，每个输出调度模块j负责VOQ1j′、VOQ2j′、VOQ3j′和VOQ4j′输入队列数据的调度。
5.根据权利要求3所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，输出调度模块采用轮询算法，当输入数据在各个队列中的分布均匀时，每个队列均等的获得输出调度模块的服务，此时每个队列都有自己的服务员，该服务员的服务能力为输出调度模块服务能力的1/N。
6.根据权利要求1所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，步骤S2中，M/M/1/K排队系统的参数
7.根据权利要求6所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，当系统中的顾客数大于队列容量时出现丢包，pK为：
8.一种交换机消息监控网排队系统建模系统，其特征在于，包括：
9.一种芯片，其特征在于，
10.一种电子设备，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，步骤s1中，依据输出端口2和交叉点缓存cp12的状态确定对应数据帧的调度情况具体为：
3.根据权利要求1所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，步骤是s1中，每个输出端口具有一个输入调度模块，输入端口和输出调度模块之间有若干的虚拟输出队列用于缓存数据帧。
4.根据权利要求3所述的交换机消息监控网排队系统建模方法，其特征在于，每个输出调度模块j负责voq1j′、voq2j′、voq3j′和voq4j′输入队列数据的调度。
5.根据权利要求3所述的交换...
【专利技术属性】
技术研发人员：王今雨，唐新龙，伍卫国，沈湛，周轩，李孟涵，张占坤，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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