Graphviz——实现动态更新协议状态机

1、描述

• 为了实现动态更新协议状态机，首先需要定义类来表示协议状态机。初始化该类后，保存状态机对象。在后续更新过程中，就可以加载保存的状态机对象，添加新的状态或事件。
• Graphviz的安装过程参考：Graphviz——安装、绘制可视化协议状态机（Python）-CSDN博客

2、实现

• 在fsm.py中首先定义一个协议状态机类。该类保存了节点和边。节点为协议状态，边为触发该状态的事件。
• 并且还定义了绘制图像、保存状态机，加载状态机的属性。

  • from graphviz import Digraph  # 导入graphviz的Digraph用于绘图
    import pickle  # 导入pickle模块用于序列化和反序列化对象# 定义节点的数据结构
    class Node:def __init__(self, code):# 初始化节点，设置节点的codeself.code = codedef __repr__(self):# 返回节点的字符串表示return f"Node(code={self.code})"# 定义边的数据结构
    class Edge:def __init__(self, source, target, event):# 初始化边，设置源节点、目标节点和触发事件self.source = sourceself.target = targetself.event = eventdef __repr__(self):# 返回边的字符串表示return f"Edge(source={self.source}, target={self.target}, event={self.event})"# 创建有限状态机
    class FSM:def __init__(self):# 初始化自定义状态机，创建一个状态机对象并初始化节点和边的存储self.fsm = Digraph()  # 使用graphviz的有向图self.nodes = {}  # 用于存储节点的字典self.edges = []  # 用于存储边的列表def add_node(self, node):# 添加节点到图中self.nodes[node.code] = node  # 将节点存储在字典中self.fsm.node(node.code)  # 在有向图中添加节点def add_edge(self, edge):# 添加边到图中self.edges.append(edge)  # 将边存储在列表中self.fsm.edge(edge.source, edge.target, label=edge.event)  # 在有向图中添加边def __repr__(self):# 返回图的字符串表示return f"FSM(nodes={self.nodes}, edges={self.edges})"def draw_graph(self, filename="fsm_graph"):# 绘制图self.fsm.render(filename, format='png', cleanup=True)  # 渲染图并保存为文件def save_to_file(self, filename):# 保存图到文件with open(filename, 'wb') as file:pickle.dump(self, file)  # 使用pickle序列化并保存对象@staticmethoddef load_from_file(filename):# 从文件加载图with open(filename, 'rb') as file:return pickle.load(file)  # 使用pickle反序列化并返回对象

• 在initialize.py中初始化协议状态机。

  • from fsm import FSM, Edge, Nodeif __name__ == "__main__":fsm = FSM()  # 创建自定义有向图对象# 添加节点fsm.add_node(Node("220"))  # 添加节点fsm.add_node(Node("200"))fsm.add_node(Node("331"))fsm.add_node(Node("230"))fsm.add_node(Node("150"))fsm.add_node(Node("226"))fsm.add_node(Node("221"))# 添加边fsm.add_edge(Edge("220", "200", "OPTS UTF8 ON"))  # 添加边从节点1到节点2，事件为：OPTS UTF8 ONfsm.add_edge(Edge("200", "331", "USER webadmin"))fsm.add_edge(Edge("331", "230", "PASS 222"))fsm.add_edge(Edge("230", "200", "PORT 192,168,182,1,195,206"))fsm.add_edge(Edge("200", "150", "LIST"))fsm.add_edge(Edge("150", "226", ""))fsm.add_edge(Edge("226", "221", "QUIT"))# 打印图的表示print(fsm)# 绘制图并保存fsm.draw_graph(filename="fsm")# 保存图到pkl文件fsm.save_to_file("fsm.pkl")

  • 运行生成两个文件，fsm.pkl为协议状态机对象文件，fsm.png为协议状态机图。
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• 在load.py中加载保存的协议状态机对象，并更新状态机。

  • from fsm import FSM, Edge, Nodeif __name__ == "__main__":fsm = FSM.load_from_file("fsm.pkl")# 添加边fsm.add_edge(Edge("200", "221", "QUIT"))# 打印图的表示print(fsm)# 保存图到pkl文件fsm.save_to_file("fsm1.pkl")# 绘制图并保存fsm.draw_graph(filename="fsm1")

  • 运行后，状态机中加入了一条新的边。
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