Python语言实现WFQ算法,将这个项目编程三个例程,“发送者”、“接收者”和“路由器”。使用FlowID=1、权重=1和数据包大小1024启动发送端。几秒钟后,使用FlowID=2、权重=1和数据包大小512启动另一个发送器。再过几秒钟,使用FlowID=3、权重=2和数据包大小1024启动第三个发送方。接收者负责数据统计的部分,每次完成一个数据包时记录时间、流ID和数据包的大小。最后画出每个流上接收到的总字节与时间的图表。

时间: 2024-03-14 14:47:45 浏览: 16
好的,这是一个比较复杂的问题,需要一定的时间和代码实现。以下是可能的Python实现。 首先,我们定义一个Packet类来表示数据包,其中包括流ID、权重和数据包大小: ```python class Packet: def __init__(self, flow_id, weight, size): self.flow_id = flow_id self.weight = weight self.size = size ``` 接下来,我们定义一个发送器Sender类,用于生成数据包并发送到路由器。它使用Python中的socket库来进行网络通信。在每个循环中,它根据流ID、权重和数据包大小生成一个Packet对象,并将其打包为一个字节序列。然后,它通过socket发送数据包,并等待一段时间再发送下一个数据包,以模拟发送速率。 ```python import socket import time class Sender: def __init__(self, flow_id, weight, size, router_addr): self.flow_id = flow_id self.weight = weight self.size = size self.router_addr = router_addr self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) def run(self): while True: packet = Packet(self.flow_id, self.weight, self.size) data = packet_to_bytes(packet) self.sock.sendto(data, self.router_addr) time.sleep(self.size / self.weight) def packet_to_bytes(packet): flow_id_bytes = packet.flow_id.to_bytes(2, byteorder='big') weight_bytes = packet.weight.to_bytes(2, byteorder='big') size_bytes = packet.size.to_bytes(2, byteorder='big') return flow_id_bytes + weight_bytes + size_bytes ``` 接下来,我们定义一个路由器Router类,用于实现WFQ算法。它使用Python中的Queue库来维护每个流的队列。在每个循环中,它从socket接收数据包,解包为Packet对象,并将其放入相应的队列中。然后,它从各个队列中按照权重比例取出数据包,并将其发送到接收者的地址。 ```python import socket import queue class Router: def __init__(self, receiver_addr): self.receiver_addr = receiver_addr self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) self.sock.bind(('localhost', 0)) self.flows = {} self.queue = queue.Queue() def run(self): while True: data, addr = self.sock.recvfrom(1024) packet = bytes_to_packet(data) self.queue.put(packet) self.update_flows() if not self.queue.empty(): packet = self.dequeue() self.send_packet(packet) def update_flows(self): self.flows = {} queue_copy = list(self.queue.queue) for packet in queue_copy: if packet.flow_id not in self.flows: self.flows[packet.flow_id] = queue.Queue() self.flows[packet.flow_id].put(packet) self.queue.queue.clear() def dequeue(self): total_weight = sum([packet.weight for packet in self.flows.values()]) for flow_id, flow_queue in self.flows.items(): weight = self.flows[flow_id].queue[0].weight count = weight / total_weight * self.queue.qsize() for i in range(int(count)): packet = flow_queue.get() self.queue.put(packet) return self.queue.get() def send_packet(self, packet): data = packet_to_bytes(packet) self.sock.sendto(data, self.receiver_addr) def bytes_to_packet(data): flow_id = int.from_bytes(data[:2], byteorder='big') weight = int.from_bytes(data[2:4], byteorder='big') size = int.from_bytes(data[4:6], byteorder='big') return Packet(flow_id, weight, size) def packet_to_bytes(packet): flow_id_bytes = packet.flow_id.to_bytes(2, byteorder='big') weight_bytes = packet.weight.to_bytes(2, byteorder='big') size_bytes = packet.size.to_bytes(2, byteorder='big') return flow_id_bytes + weight_bytes + size_bytes ``` 最后,我们定义一个接收器Receiver类,用于接收数据包并记录它们的时间、流ID和数据包大小。它使用Python中的socket库来进行网络通信。在每个循环中,它从socket接收数据包,解包为Packet对象,并记录它们的信息。 ```python import socket import time class Receiver: def __init__(self): self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) self.sock.bind(('localhost', 0)) self.packets = [] def run(self): while True: data, addr = self.sock.recvfrom(1024) packet = bytes_to_packet(data) self.record_packet(packet) def record_packet(self, packet): timestamp = time.time() self.packets.append((timestamp, packet.flow_id, packet.size)) def bytes_to_packet(data): flow_id = int.from_bytes(data[:2], byteorder='big') weight = int.from_bytes(data[2:4], byteorder='big') size = int.from_bytes(data[4:6], byteorder='big') return Packet(flow_id, weight, size) ``` 最后,我们可以使用这些类来模拟整个系统。我们可以在不同的线程中启动发送器、路由器和接收器,并等待一段时间后停止它们。然后,我们可以使用matplotlib库绘制每个流的接收总字节数与时间的图表。 ```python import threading import matplotlib.pyplot as plt def main(): sender1 = Sender(1, 1, 1024, ('localhost', 8000)) sender2 = Sender(2, 1, 512, ('localhost', 8000)) sender3 = Sender(3, 2, 1024, ('localhost', 8000)) router = Router(('localhost', 9000)) receiver = Receiver() sender1_thread = threading.Thread(target=sender1.run) sender2_thread = threading.Thread(target=sender2.run) sender3_thread = threading.Thread(target=sender3.run) router_thread = threading.Thread(target=router.run) receiver_thread = threading.Thread(target=receiver.run) sender1_thread.start() sender2_thread.start() sender3_thread.start() router_thread.start() receiver_thread.start() time.sleep(10) sender1_thread.stop() sender2_thread.stop() sender3_thread.stop() router_thread.stop() receiver_thread.stop() plot_data(receiver.packets) def plot_data(packets): flow1_data = [(timestamp, size) for timestamp, flow_id, size in packets if flow_id == 1] flow2_data = [(timestamp, size) for timestamp, flow_id, size in packets if flow_id == 2] flow3_data = [(timestamp, size) for timestamp, flow_id, size in packets if flow_id == 3] flow1_total = [sum([size for timestamp, size in flow1_data if timestamp <= t]) for t in range(10)] flow2_total = [sum([size for timestamp, size in flow2_data if timestamp <= t]) for t in range(10)] flow3_total = [sum([size for timestamp, size in flow3_data if timestamp <= t]) for t in range(10)] plt.plot(range(10), flow1_total, label='Flow 1') plt.plot(range(10), flow2_total, label='Flow 2') plt.plot(range(10), flow3_total, label='Flow 3') plt.legend() plt.show() if __name__ == '__main__': main() ``` 这段代码会生成一个带有三条曲线的图表,分别表示每个流的接收总字节数与时间的关系。根据权重比例和数据包大小,我们可以看到不同的流在不同的时间内接收到了不同数量的数据包。

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