本發(fā)明涉及信號(hào)處理，具體為一種基于雙指針環(huán)形高速緩沖區(qū)的信號(hào)處理方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今的信號(hào)處理領(lǐng)域，高效、準(zhǔn)確地處理大量實(shí)時(shí)信號(hào)數(shù)據(jù)是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。隨著科技的不斷發(fā)展，各種信號(hào)源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)，對(duì)信號(hào)處理的速度和可靠性提出了更高的要求。

2、傳統(tǒng)的信號(hào)處理方法在面對(duì)高速、大量的信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、處理延遲等問題。例如，在一些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感器不斷產(chǎn)生信號(hào)數(shù)據(jù)，但如果沒有合適的緩沖機(jī)制，數(shù)據(jù)可能會(huì)因?yàn)樘幚聿患皶r(shí)而丟失。

3、為了解決這些問題，一種基于雙指針環(huán)形高速緩沖區(qū)的信號(hào)處理方法應(yīng)運(yùn)而生。這種方法通過創(chuàng)建環(huán)形緩沖區(qū)和設(shè)置雙指針，有效地管理信號(hào)數(shù)據(jù)的讀寫操作，提高了信號(hào)處理的效率和可靠性。同時(shí)，采用多線程同步機(jī)制，確保了讀寫操作的線程安全，防止了數(shù)據(jù)訪問沖突。通過數(shù)據(jù)溢出處理機(jī)制，可以在檢測(cè)到即將溢出時(shí)采取相應(yīng)措施，降低數(shù)據(jù)輸入速度，避免緩沖區(qū)溢出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于雙指針環(huán)形高速緩沖區(qū)的信號(hào)處理方法，包括：

2、高速環(huán)形緩沖區(qū)：創(chuàng)建一個(gè)固定長(zhǎng)度的數(shù)組，使得數(shù)據(jù)能在數(shù)組的末端循環(huán)回到起始端，形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)；

3、雙指針：設(shè)置有寫指針和讀指針，寫指針指示當(dāng)前可寫入數(shù)據(jù)的位置，新數(shù)據(jù)總是寫入寫指針指向的位置，讀指針指示當(dāng)前可讀取數(shù)據(jù)的位置，數(shù)據(jù)讀取后，讀指針移向下一個(gè)位置；

4、數(shù)據(jù)寫入處理：當(dāng)新的數(shù)據(jù)生成時(shí)，首先檢查環(huán)形緩沖區(qū)的空間是否足以存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)，即保證寫指針不會(huì)追上讀指針，將數(shù)據(jù)寫入寫指針當(dāng)前指向的數(shù)組位置，隨后將寫指針向前移動(dòng)一個(gè)位置，當(dāng)寫指針到達(dá)數(shù)組的末尾，則自動(dòng)回到數(shù)組的起始位置；

5、數(shù)據(jù)讀取處理：檢查讀指針與寫指針的位置關(guān)系，確認(rèn)緩沖區(qū)內(nèi)是否有可讀數(shù)據(jù)，從讀指針當(dāng)前位置讀取數(shù)據(jù)，隨后將讀指針向前移動(dòng)一個(gè)位置，當(dāng)讀指針到達(dá)數(shù)組末尾，則自動(dòng)回到數(shù)組起始位置；

6、數(shù)據(jù)溢出處理：在數(shù)據(jù)寫入前，通過計(jì)算寫指針和讀指針的距離來預(yù)防緩沖區(qū)溢出，檢測(cè)到即將溢出時(shí)，即寫指針緊鄰讀指針時(shí)，通過調(diào)整采集頻率或向上游發(fā)送流控信號(hào)來降低數(shù)據(jù)輸入速度；

7、多線程同步：采用多線程同步機(jī)制確保讀寫操作的線程安全，防止數(shù)據(jù)訪問沖突。

8、優(yōu)選的，所述高速環(huán)形緩沖區(qū)包括以下組成：

9、分區(qū)模型：用于將高速環(huán)形緩沖區(qū)進(jìn)行分區(qū)，設(shè)定緩沖區(qū)，并在每一個(gè)分區(qū)設(shè)置有分區(qū)策略及分區(qū)指標(biāo)；

10、管理算法：設(shè)置數(shù)據(jù)寫入算法用于管理輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)及大小，設(shè)置數(shù)據(jù)讀取算法用于管理請(qǐng)求讀取的數(shù)據(jù)類型及特征，設(shè)置分區(qū)調(diào)整算法用于最小化調(diào)整頻率和數(shù)據(jù)遷移的成本。

11、優(yōu)選的，所述分區(qū)模型設(shè)置設(shè)定緩沖區(qū)總大小為固定值且將緩沖區(qū)分為若干個(gè)相等或不等的分區(qū)，每個(gè)分區(qū)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整大小以適應(yīng)不同類型的數(shù)據(jù)需求；所述分區(qū)策略設(shè)置有每個(gè)分區(qū)在初始化時(shí)分配固定大小的靜態(tài)分區(qū)，以及各分區(qū)根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)流的需求動(dòng)態(tài)調(diào)整大小的動(dòng)態(tài)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)均設(shè)置有雙指針，一個(gè)讀指針和一個(gè)寫指針。

12、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)寫入算法輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)類型，判斷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到具體分區(qū)時(shí)，檢查該分區(qū)的空閑空間，當(dāng)該分區(qū)的空閑空間足夠時(shí)，則寫入數(shù)據(jù)到選定的分區(qū)并更新寫指針，當(dāng)空間不足，從其他分區(qū)調(diào)整空間寫入數(shù)據(jù)到選定的分區(qū)并更新寫指針；所述數(shù)據(jù)讀取算法在輸入請(qǐng)求讀取的數(shù)據(jù)類型，確定包含所需數(shù)據(jù)的分區(qū)，檢查讀指針與寫指針的位置，確定數(shù)據(jù)是否可讀，從分區(qū)讀取數(shù)據(jù)并移動(dòng)讀指針；分區(qū)調(diào)整算法根據(jù)需要評(píng)估每個(gè)分區(qū)的使用率，如果某分區(qū)過于擁擠而其他分區(qū)存在大量未使用空間，自動(dòng)調(diào)整分區(qū)大小，調(diào)整分區(qū)間的邊界，數(shù)據(jù)遷移處理。

13、優(yōu)選的，所述分區(qū)調(diào)整算法采用定期評(píng)估每個(gè)分區(qū)的使用率，且周期設(shè)置每3600秒執(zhí)行一次分區(qū)調(diào)整算法，計(jì)算每個(gè)分區(qū)的利用率，并在系統(tǒng)中定義高空閑閾值和低空閑閾值，根據(jù)設(shè)定的閾值和公式調(diào)整每個(gè)分區(qū)的大小，根據(jù)調(diào)整結(jié)果，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移以適應(yīng)新的分區(qū)布局。

14、通過定期評(píng)估分區(qū)使用率并調(diào)整分區(qū)大小，可以避免分區(qū)出現(xiàn)過高或過低的空閑空間，使存儲(chǔ)資源得到更充分的利用。

15、當(dāng)一個(gè)分區(qū)原本有大量空閑空間，經(jīng)過調(diào)整后可以將多余的空間分配給其他更需要的分區(qū)，減少整體的存儲(chǔ)空間浪費(fèi)。

16、優(yōu)選的，所述分區(qū)調(diào)整算法具體公式為：

17、

18、其中，分區(qū)總數(shù)為n，第個(gè)分區(qū)的大小為已使用空間為

19、設(shè)高空閑閾值為th，低空閑閾值為tl；

20、當(dāng)時(shí)，縮小分區(qū)，所述新的分區(qū)大小為：

21、

22、其中α為縮小比例系數(shù)；

23、當(dāng)時(shí)，擴(kuò)大分區(qū)，所述新的分區(qū)大小為：

24、

25、其中β為縮小比例系數(shù)。

26、不同分區(qū)的負(fù)載情況可能不同，通過調(diào)整分區(qū)大小，可以將數(shù)據(jù)更合理地分布在各個(gè)分區(qū)中，從而平衡系統(tǒng)的負(fù)載，提高系統(tǒng)的整體性能。

27、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)溢出處理包括以下策略：

28、預(yù)防策略：在每次數(shù)據(jù)寫入之前，通過雙指針?biāo)惴z查緩沖區(qū)剩余空間是否足夠；

29、動(dòng)態(tài)調(diào)整策略：設(shè)置擴(kuò)展緩沖區(qū)用于動(dòng)態(tài)調(diào)整緩沖區(qū)的大小；

30、數(shù)據(jù)覆蓋策略：通過雙指針?biāo)惴ㄔ跈z測(cè)到老數(shù)據(jù)沒有及時(shí)被處理，直接覆寫最老的數(shù)據(jù)，即讀指針位置的數(shù)據(jù)并相應(yīng)地移動(dòng)讀指針。

31、流控管理：當(dāng)檢測(cè)到緩沖區(qū)快要滿時(shí)，向數(shù)據(jù)源發(fā)送信號(hào)減少數(shù)據(jù)發(fā)送速率。

32、在每次數(shù)據(jù)寫入之前檢查緩沖區(qū)剩余空間，確保有足夠的空間來存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)。這樣可以有效地防止因緩沖區(qū)已滿而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失情況發(fā)生。

33、優(yōu)選的，所述流控管理設(shè)置有數(shù)據(jù)狀態(tài)，并且根據(jù)數(shù)據(jù)存放狀態(tài)向數(shù)據(jù)源發(fā)送分配反饋；流控管理設(shè)置有正常狀態(tài)、擁堵狀態(tài)以及未充分利用狀態(tài)；

34、其中，正常狀態(tài)、擁堵狀態(tài)以及未充分利用狀態(tài)的時(shí)間間隔分別設(shè)置為tnormal、tcongestion、tunder-util。

35、優(yōu)選的，所述流控管理從正常狀態(tài)轉(zhuǎn)換為：如果網(wǎng)絡(luò)反饋狀態(tài)n是bad，則轉(zhuǎn)換到擁堵狀態(tài)，時(shí)間間隔為tcongestion，如果n是good，則轉(zhuǎn)換到未充分利用狀態(tài)，時(shí)間間隔為tunder-util，如果n是normal，則保持在正常狀態(tài)，時(shí)間間隔為tnormal；

36、所述流控管理從擁堵狀態(tài)轉(zhuǎn)換：如果n是bad，則保持在擁堵狀態(tài)，時(shí)間間隔為tcongestion，如果n不是bad，則轉(zhuǎn)換到正常狀態(tài)，時(shí)間間隔為tnormal；

37、所述流控管理從未充分利用狀態(tài)轉(zhuǎn)換：如果n是good，則保持在未充分利用狀態(tài)，時(shí)間間隔為tunder-util，如果n不是good，則轉(zhuǎn)換到正常狀態(tài)，時(shí)間間隔為tnormal。

38、本發(fā)明提供了一種基于雙指針環(huán)形高速緩沖區(qū)的信號(hào)處理方法。具備以下

39、有益效果：

40、一、該基于雙指針環(huán)形高速緩沖區(qū)的信號(hào)處理方法，通過定期評(píng)估分區(qū)使用率并調(diào)整分區(qū)大小，可以避免分區(qū)出現(xiàn)過高或過低的空閑空間，使存儲(chǔ)資源得到更充分的利用；當(dāng)一個(gè)分區(qū)原本有大量空閑空間，經(jīng)過調(diào)整后可以將多余的空間分配給其他更需要的分區(qū)，減少整體的存儲(chǔ)空間浪費(fèi)。

41、二、該基于雙指針環(huán)形高速緩沖區(qū)的信號(hào)處理方法，通過不同分區(qū)的負(fù)載情況可能不同，通過調(diào)整分區(qū)大小，可以將數(shù)據(jù)更合理地分布在各個(gè)分區(qū)中，從而平衡系統(tǒng)的負(fù)載，提高系統(tǒng)的整體性能。

42、三、該基于雙指針環(huán)形高速緩沖區(qū)的信號(hào)處理方法，通過在每次數(shù)據(jù)寫入之前檢查緩沖區(qū)剩余空間，確保有足夠的空間來存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)。這樣可以有效地防止因緩沖區(qū)已滿而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失情況發(fā)生。