如何构建一个由小程序相互提供数据的迷你网络？

Question

我正在尝试模拟一个实时网络，其中节点是不同速率的消费者和生产者。我如何使用 Python 快速实现这个示例？我想象我会为每个节点编写一个简单的程序，但我不确定如何将它们相互连接。

Answer 1

至少一开始就坚持传统的模拟结构

您的目标是编写一个异步系统作为练习吗？如果是这样，那么我想你至少必须实现一个多线程（如果不是多进程或网络系统）。

但是，如果它确实是一个模拟，并且您想要的是分析结果，那么实现实际的分布式模型将是一种非常复杂的方法，它产生的数据可能比抽象模拟（即模拟本身）少得多。 不必是异步参与者通信的网络。这只是让问题变得如此困难而无法解决的好方法。

我说，坚持传统的模拟架构。

经典离散事件模拟

其工作方式是，作为中央数据结构，您拥有待处理事件的排序集合。事件自然地按时间增加排序。

该程序有一个主循环，它从集合中取出下一个（即，最低值的）事件，将模拟时钟前进到该事件的时间，然后调用与该事件关联的任何特定于任务的处理。

但是，您会问，如果在模拟器刚刚跳过的时间增量内应该发生一些事情怎么办？嗯，根据定义，什么也没有。如果模拟的单个元素需要在该时间间隔内发生某些事情，则它负责分配事件并将其插入（已排序的）集合中。

虽然有许多适合模拟的软件包和程序，但模拟的本质并不难，并且用您最喜欢的语言从头开始编写它是完全合理的。

玩得开心！

Answer 2

进程间通信通常很难正确完成。您可能需要考虑另一种方法是否可以满足您的需求，例如离散事件模拟器。

在 DES 中，您实际上并不执行每个节点的工作，只需模拟每个节点完成工作所需的时间。您可以使用优先级队列来跟踪传入和传出的工作，并检测系统以跟踪全局和每个节点的队列大小。

也许如果您提供有关您想要完成的任务的更多详细信息，我们可以提供更具体的建议。

编辑：Python在heapq模块中有一个内置的优先级队列，参见http://docs.python.org/library/heapq.html。

Answer 3

我喜欢 @DigitalRoss 和 dcrosta 对离散偶数模拟的建议，我想指出 sched 模块正是您在此类系统的核心所需要的（无需在 heapq 之上重建核心，或以其他方式）。您只需要初始化一个 sched.scheduler 实例，而不是通常的 time.time 和 time.sleep，方法是向它传递两个可调用对象模拟时间的流逝。

例如：

class FakeTime(object):
  def __init__(self, start=0.0):
    self.now = start
  def time(self):
    return self.now
  def sleep(self, delay):
    self.now += delay

mytimer = FakeTime()

并使用 s = sched.scheduler(mytimer.time, mytimer.sleep) 实例化调度程序。

Answer 4

查看 NetworkX 用于创建和操作网络的 Python 库。编辑：注意，与 NetworkX 相邻/相关，并且也在洛斯阿拉莫斯 NL 托管的是 PyGraphviz，一个显示图形的实用程序。感谢 las3jrock 指出我最初的链接错误。

您可以按原样使用 NetworkX，或者从这个库中获得灵感（我不会打扰这个库确实有网络模拟所需的“所有事物图”。）在任何情况下，这种类型的图创建和操纵将允许您代表（并增长/缩小/进化）网络。

使用基于上述图形库的单个集中式对象/服务，您将需要创建一个（或多个）类来表示网络节点的行为。

然后，根据您的需求，如果网络相对较小，网络节点可以有效地“释放”，并在线程内部运行。或者（这通常很容易管理模拟），可以有集中式方法，它迭代节点并在适当时调用它们的“do_it”方法。如果这种集中式控制器的“刷新率”足够高，则可以使用节点级别的实时时钟来确定何时应触发节点的特定行为。这种模拟可以是事件驱动的，也可以是简单的轮询（同样，如果刷新周期相对于时钟的基本时间单位足够低）。

网络的集中“地图”将提供各种与网络相关的原语

或者，网络结构可以分布在网络本身的节点上，就像互联网一样。这种分散的方法有几个优点，但它意味着向节点添加逻辑和数据，以便它们实现相当于 DNS 和路由的功能。这种方法还有一个缺点，即要求节点之间的大量流量与网络拓扑的发现和维护相关，而不是与网络旨在实现的任何通信/交换语义相关。仿真。简而言之，我不建议使用这种分散的方法，除非当前的模拟旨在研究此类分布式网络管理系统的协议。

编辑：

几个回复中建议的 DES 方法确实解决了问题的模拟部分。如果问题的网络部分很重要，那么实现基于强大图形库的虚拟网络将是解决方案的重要组成部分。这种方法将更容易地揭示与网络拓扑相关的系统动态。

Answer 5

以下是制作基本客户端/服务器程序的方法：
http://wdvl.internet.com/Authoring/python/client/watts06152009。 html

对于从一个到另一个发送的数据，我建议使用 JSON，这是最简单的格式曾经。
如果你想在 python 上实现，请检查 simplejson：
http://pypi.python.org/pypi/simplejson/

Answer 6

我想到两件事：

1- 您可以使用 Twisted Python 编写一个或多个守护进程。 （请注意，Twisted 可能会有点让人不知所措，因为它是一个事件驱动的异步系统）。每个守护进程都可以绑定到一个端口，并使自己可供其他守护进程使用。或者，您可以只在一个守护进程中运行所有内容，并让您编写的每个“进程”以不同的时间间隔触发......并通过绑定端口相互通信。

2-您可以使用单个事件驱动的核心（有几个），并且只需为每个任务分叉一堆进程或线程。

Answer 7

只需使用 Stackless Python，创建 tasklet，将它们与通道连接起来，一切都会正常进行。这非常简单。

Answer 8

这是 Stackless 做得非常好的事情。

另外，您可以使用生成器/协同例程。

有趣的链接：

http://www.python.org/dev/peps/pep- 0342/

新用户只能发布1个超链接...所以这是另一个

'/'.join(['http:/', 'us.pycon.org', '2009', 'tutorials', 'schedule', '1PM6/'])