[發(fā)明專利]一種數(shù)字孿生虛實(shí)網(wǎng)絡(luò)信息實(shí)時交互方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110769234.2
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113608887B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉月華;苗青鵬;賴俊宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第三十研究所
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54;G06F9/50;H04L47/10;H04L67/01
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 賈年龍

1.一種數(shù)字孿生虛實(shí)網(wǎng)絡(luò)信息實(shí)時交互方法，其特征在于，包括步驟：

S1，基于定義的主題邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)載荷結(jié)構(gòu)，數(shù)字孿生虛實(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用MQTT消息客戶端與消息服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)交互；在步驟S1中，所述主題邏輯結(jié)構(gòu)包括：

S2，消息服務(wù)器將接收到的主題數(shù)據(jù)按照步驟S1定義的主題邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)載荷結(jié)構(gòu)分類擴(kuò)展為細(xì)分主題和細(xì)分主題數(shù)據(jù)；

S3，在步驟S2中完成主題數(shù)據(jù)分類擴(kuò)展后，內(nèi)存池管理控制器按照主題數(shù)據(jù)的分類為每個細(xì)分主題創(chuàng)建內(nèi)存池，分配內(nèi)存空間，且在分配內(nèi)存空間讀寫數(shù)據(jù)完成后釋放內(nèi)存，從而構(gòu)建多路數(shù)據(jù)傳輸通道；

S4，利用動態(tài)內(nèi)存塊適配算法自適應(yīng)調(diào)節(jié)細(xì)分主題數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間需求；在步驟S4中，所述動態(tài)內(nèi)存塊適配算法用于實(shí)時動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)各類型節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，周期性正態(tài)分布評估，從而確定主題數(shù)據(jù)所需的內(nèi)存塊大小作為向系統(tǒng)申請內(nèi)存的依據(jù)；

在步驟S4中，當(dāng)所述動態(tài)內(nèi)存塊適配算法用于動態(tài)內(nèi)存塊大小適配時，選擇μ+2σ作為確定內(nèi)存塊大小的基準(zhǔn)，其中，μ代表正態(tài)分布的均值，σ代表正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)差；

在步驟S4中，當(dāng)所述動態(tài)內(nèi)存塊適配算法用于動態(tài)內(nèi)存塊釋放時，包括如下步驟：

S41，設(shè)置內(nèi)存塊監(jiān)測周期BT_n；

S42，內(nèi)存池管理控制器掃描內(nèi)存塊最近一次使用時間距離當(dāng)前時間，時間間隔超過BT_n((current_time)-(block_last_use_time)≥BT_n)的內(nèi)存塊，內(nèi)存池執(zhí)行釋放操作；

S43，計(jì)算并監(jiān)測內(nèi)存池中內(nèi)存塊在BT_n周期內(nèi)的使用率的均值，內(nèi)存塊使用率低于平均水平時，內(nèi)存池執(zhí)行釋放操作；

其中，采用如下公式計(jì)算內(nèi)存塊使用率：

式中：block_use_rate_[minute][i]為BT_n監(jiān)測周期內(nèi)某分鐘某個內(nèi)存塊使用率，avg(total_block_use_rate)為BT_n監(jiān)測周期全部內(nèi)存塊平均使用率，BT_n為監(jiān)測周期，n,k,minute,BT_n為正整數(shù)；

S44，系統(tǒng)將釋放的內(nèi)存塊進(jìn)行回收；

S5，通過數(shù)據(jù)多路分發(fā)將細(xì)分主題數(shù)據(jù)并行寫入各自數(shù)據(jù)傳輸通道；

S6，通過數(shù)據(jù)多路推送將細(xì)分主題數(shù)據(jù)并行讀出并推送至訂閱網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；

動態(tài)內(nèi)存塊大小適配：

①設(shè)置主題數(shù)據(jù)采樣周期T_n，采集T_n周期主題數(shù)據(jù)，計(jì)算主題數(shù)據(jù)尺寸；

②按照正態(tài)分布公式計(jì)算T_n周期主題數(shù)據(jù)尺寸的均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ；

③按照內(nèi)存塊能夠覆蓋絕大部分主題數(shù)據(jù)尺寸范圍的原則，選擇均值μ加上2個標(biāo)準(zhǔn)差σ，即“μ+2σ”，達(dá)到覆蓋97.75％主題數(shù)據(jù)尺寸范圍；

正態(tài)分布公式：

公式描述：公式中μ為均值，σ為標(biāo)準(zhǔn)差，f(x)為正態(tài)分布函數(shù)；

④T_n周期，n＝1：

內(nèi)存塊大小以2的N次冪計(jì)算，“μ+2σ”不等于2的N次冪時，向上取2的N次冪；

內(nèi)存塊大小公式：

公式描述：公式中μ為正態(tài)分布均值，σ為正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)差，m,k為正整數(shù)，mem_block_size為內(nèi)存塊大小；

⑤T_n周期，n＞1：

如果T_n周期的(μ+2σ)≤mem_block_size，內(nèi)存塊大小保持不變；

如果T_n周期的(μ+2σ)≥me_bmlo_scik，重新計(jì)算me_bmlo_scik；

更新mem_block_size的值；

⑥內(nèi)存池控制器向系統(tǒng)申請內(nèi)存塊，內(nèi)存塊大小為mem_block_size。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字孿生虛實(shí)網(wǎng)絡(luò)信息實(shí)時交互方法，其特征在于，在步驟S5中，當(dāng)存在工作線程時直接由工作線程將細(xì)分主題數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，當(dāng)沒有工作線程時則從線程池中調(diào)取空閑線程執(zhí)行細(xì)分主題數(shù)據(jù)寫入任務(wù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字孿生虛實(shí)網(wǎng)絡(luò)信息實(shí)時交互方法，其特征在于，在步驟S6中，所述訂閱網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字孿生虛實(shí)網(wǎng)絡(luò)信息實(shí)時交互方法，其特征在于，在步驟S6中的內(nèi)存讀數(shù)據(jù)線程和在步驟S5中的內(nèi)存寫數(shù)據(jù)線程相互獨(dú)立異步工作。