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基于Python的网管软件技术体系设计

更新时间：2019-12-29 22:24:13 大小：1M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python网管软件 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对C/C++在网管开发中效率低下、维护和调试成本高的问题,提出采用动态语言Python所组成的轻量级开发架构。在介绍Python的动态类型系统及其元编程能力的基础上,给出在B/S架构的网管软件中设备监控、Web开发、ORM等技术选择:利用Python的数据结构来对二进制流格式进行描述,程序可以自动地在二进制流和JSON结构间进行双向转换。基于Flask的微Web框架,简单易用扩展,有着丰富的插件,支持服务器推送事件。SQLAlchemy作为Python中对象关系建模的事实标准,使得开发人员从各种数据库的差异中解脱出来。项目实践表明基于Python的实现代码简洁,可读性更强,具有快速开发优势。


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基于Python的网管软件技术体系设计.pdf 1M

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－
doi: 10．3969 /j．issn．1003 3114．2015．04．23  
－
，2015，41( 4) : 87 90．  
无线电通信技术  
: ．  
引用格式 蒋洪磊 基于  
Python  
［J］．  
的网管软件技术体系设计  
Python  
基于  
的网管软件技术体系设计  
蒋洪磊  
(
，
中国电子科技集团公司第五十四研究所 河北 石家庄  
050081)  
++  
:
C / C  
、 ，  
在网管开发中效率低下 维护和调试成本高的问题 提出采用动态语言  
Python  
摘
要
针对  
所组成的轻量  
、Web  
。
级开发架构 在介绍  
Python ， B / S  
的动态类型系统及其元编程能力的基础上 给出在  
架构的网管软件中设备监控  
JSON  
结
、ORM  
:
Python  
，
开发  
构间进行双向转换 基于  
Python  
等技术选择 利用  
的数据结构来对二进制流格式进行描述 程序可以自动地在二进制流和  
Web 。SQLAlchemy  
作
。
Flask  
，
，
，
的微  
框架 简单易用扩展 有着丰富的插件 支持服务器推送事件  
，
。
Python  
为
中对象关系建模的事实标准 使得开发人员从各种数据库的差异中解脱出来 项目实践表明基于 的  
，
，
。
实现代码简洁 可读性更强 具有快速开发优势  
: Python; ; Web ;  
服务器架构 对象关系映射  
;
;
关键词  
动态类型 元编程 设备监控  
－
－
－
: 1003 3114( 2015) 04 87 4  
文章编号  
: TP393 : A  
文献标识码  
中图分类号  
Design on Python-based Network Management Software Architecture  
JIANG Hong-lei  
( The 54th Research Institute of CETC，Shijiazhuang Hebei 050081，China)  
Abstract: In view of such problems as low efficiency in development and high cost in maintenance for network management system  
++  
with C/C languages，this paper proposes a lightweight architecture based on dynamic language Python． On the basis of Python’s  
dynamic-type system and meta-programming capability，this paper presents such technical selections in network management software of  
browser/server ( B/S) architecture as device monitoring，web development，ORM，etc．The Python’s data structure is used to describe  
binary stream protocol，and the bidirectional exchange of program can be automatically performed between binary packet and JSON．The  
micro web framework Flask is easy to use and extend，supports Server Send Event．SQLAlchemy，as a de facto standard for ORM in  
Python，makes developers handle database like objects．The project practice shows that Python-based implementation is simple，more  
readable and has higher development speed．  
Key words: Python; dynamic types; meta programming; device monitoring; web server framework; ORM  
0
1
Python  
动态语言  
引言  
［1，2］  
［3，4］  
++  
C /C  
，
一二十年前的网管开发 通常采用  
的技  
Python  
，
它
是一门面向对象的动态语言  
－
［5 7］  
; ，  
术体系 然而随着硬件性能的提高 其所带来的运行  
、 、  
适用于文本处理 图形处理 科学计算  
、Web  
网
［8］  
， ，  
性能优势越来越不明显 而其高昂的学习成本 低下  
、 。  
站 设备监控 的快速开发 在编译时获得类型的  
， ，  
的开发效率 开发人员的参差不齐 以及由此带来的  
，
称为静态类型系统 其优势是可以在执行前发现类  
、 ，  
代码健壮性 代码维护成本等问题 以及对  
Web  
开
，
型不匹配错误 并能根据类型信息进行编译时优化  
，
发支持的缺乏等等 使其越来越难以适应现代网管  
;
以提高执行速度 而动态类型系统则是在运行时才  
。 ，  
的开发工作 为此 提出基于  
Python  
的轻量级软件  
，
能知道变量的类型 因而在编写代码时无需声明变  
。
开发架构  
。 ，  
量的类型 代码中缺少类型声明 降低了程序的执  
， ，  
行效率 却使得代码变得更加简洁 开发人员不再关  
－ －  
: 2015 04 09  
收稿日期  
，
注于数据类型声明这些非本质的部分 而专注于处  
:
基金项目 国家部委基金资助项目  
。
理业务逻辑  
:
作者简介 蒋洪磊  
( 1982—) ， ， ， ， :  
男 博士 工程师 主要研究方向 分布  
、
动态语言还具有在程序执行时获取 改变程序  
、
式存储 卫星通讯网网管运控  
。
2015  
41  
4
卷第 期  
87  
无线电通信技术  
年第  
。
信息的能力 在不同的语言中称为反射  
( reflection) 、 JSON  
Web  
。
框架推送给浏览器  
格式后经  
( introspection)  
( meta-programming) 。  
或者元编程  
自省  
Python  
(
可以在运行时获取对象的类型信息 内置函  
type /isinstance /issubclass) 、  
查询对象当前拥有的  
数
(
属性和方法 内置函数  
dir/hasattr/getattr) 、  
增删对  
/ (  
象的属性 方法 内置方法  
del) 、  
在运行时将字符串  
(
编译为程序并成为程序的一部分 内置函数  
eval)  
等
。
，
这一能力 使得开发人员可以在运行时环境中  
等
。 ，  
进行即时开发 在静态语言开发中 虽然可以设置  
， ，  
断点 查看或者修改变量的数值 但是新编写的代码  
1
图
卫星网管系统的基本架构  
、
只能在保存文件 整个项目重新编译再重新运行后  
2．1  
设备监控  
。 ，  
才能得到验证 而在动态语言中 则可以在断点处  
，
的上下文中立即执行来验证代码的正确性 如果正  
，
为了获取网络运行状态 必须对网络中的设备  
［11］  
，
确则保存新编写的代码 如果代码编写错误则修改  
。
Python  
pySerial、pyParallel、  
的
进行监控  
利用  
。
后再次立即执行 例如在  
Python  
pyUSB、PyVISA  
、
等库可以与设备的串口 并口  
、USB  
的集成开发环境  
窗口进行运行时  
，
WingIDE Debug Probe  
，
。 ，  
等接口进行通信 在数据包的封装格式上 底层设  
中 可以使用  
［12，13］  
。
，
开发 元编程不仅可以简化设计模式的实现 提高  
备通常采用自定义的二进制流封装格式  
而
客户端与  
，
，
开发人员对程序的操控能力 还可以在不改变已有  
Web JSON Web  
开发中则通常使用 包作为  
，
代码的情况下而对功能进行追加和变更 这在开发  
。
服务器交互的协议格式 在协议解析部分 利用  
( monkey patch) 。  
Python  
，
的语言特性 用协议格式描述来替代手工为  
中称为猴子补丁  
开发人员可以利  
［9］  
。
。
每种格式的包进行编码解析 如下所示  
，pack_des_  
用这种灵活性来修订正在运行中的程序错误  
，
由于动态语言所具有的丰富表现力 使得动态  
list  
1 2  
的协议格式描述了表 和表 所示的包格式  
:
=
pack_des_list ［  
，
语言 的 代 码 实 现 更 加 简 洁 维 护 和 排 错 成 本 更  
［10］  
。
，
根据各种实际项目的对比 动态语言的代码  
( 4，＇ADDR＇) ，  
低
1 /3  
1 /5，  
到 而开发效  
( 4，＇RequestID＇) ，  
量只有相同静态类型代码的  
3～5  
++  
C
进行国产达  
。
( 1，＇BID＇) ，#  
设备类别  
率是静态语言的  
倍
例如应用  
梦数据库开发时 需要的代码量是近两万行代码 需  
Python  
，
，
( 2，＇LEN＇) ，#  
长度字段  
;
，
后 利 用 自 主 开 发 的  
( 6，None) ，#  
保留字段  
时数 月 而 迁 移 到  
SQLAlchemy  
， ，  
方言 则只需不足千行代码 用时不到  
1
( 1，“DevNum”) ，［#  
设备数量  
。
、
由于动态类型使得在执行时才能发现错误 阅  
( 3，“DevID”，{ ＇type＇: str} ) #  
设备标识  
周
，
读程序时可用到的线索较少 因此相比静态语言开  
( 1，“ArgNum”，［#  
参数数目  
，
发人员 动态语言的开发者更依赖于运行时测试用  
( 1，“ArgID”) ，# ID  
参数  
。
( 1，“ArgStatus”) #  
参数控制结果  
例和良好的文档编写习惯  
］)  
2
软件体系  
］
( 1  
在卫星通讯系统的综合网管中 如图 所示  
) ，  
］
、
需要完成该卫星通讯系统的综合业务管理 网络运  
10  
行代码就可以将这种  
可以看出只需要不到  
， 。  
行状态监视 设备监控等各种功能 用户的操作内  
。
包格式描述完成 通过将该协议描述作为参数输入  
， JSON  
容在进行相应的业务逻辑处理后 以  
，
格式 由  
depack_buffer，  
通用的解包函数 就可以完成自定义  
DevMonitor  
，
根据对应的设备协议进行转换 由相应  
JSON ，  
格式的转换 或者使用封包  
二进制流格式到  
pack_buffer 。  
完成逆向操作 在实现新的协议  
SatSide  
EarthSide 。Web  
模块发送  
的
或者  
客户端以  
Server  
函数  
AJAX  
Web Framework  
， ，  
格式时 只要编写协议的格式描述 就能将数据包自  
向
发 送 请 求 并 注 册  
Send Event(  
，
服务器推送事件 简称  
SSE) ，  
当设备状  
，
动解析为相应的数据结构 而不需要额外编写一行  
， ， DevMonitor  
态发生变化时 则沿反向路径 由  
。
代码  
转换为  
88  
Radio Communications Technology  
Vol. 41 No. 4 2015  

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