TinyOS和Deluge的安装模拟（一）

介绍

      TinyOS是一款嵌入式操作系统，相信做无线传感器网络开发的同志们都不陌生。同类型的系统有不少，但是TinyOS的应用较之其他系统更为广泛。TinyOS 1.x版本和2.x版本是目前主要的两个分支。两个版本之间存在着一些无法兼容的特性，使得开发者的学习成本增大，在版本选择之间也陷入难以取舍的境地。

      到底TinyOS 1.x和2.x的区别如何呢？这里根据我的初步理解稍微罗列一些：

    （1）TinyOS 1.x较为容易上手，架构上更为简单明了。TinyOS 2.x在1.x的架构基础上做了一定的改进，功能上要强大不少，架构上也要复杂不少。

    （2）TinyOS 1.x 中的一些组件（Component）在2.x中被删除或者被新的组件取代。要从TinyOS 1.x过渡到2.x，需要一定的经验和魄力。

    （3）TInyOS 1.x 中的工具链采用Java编写，需要JDK支持。TinyOS 2.x中的工具链采用Python编写。

    （4）TinyOS 1.x中有一个图形化模拟工具TinyViz，该工具采用Java 编写，能够对模拟结果进行可视化展示。TinyOS 2.x中去掉了这个工具，实验参数和控制流程需要开发者编写Python脚本进行控制。

    （5）其他的一些命令发生了变化，这一部分在手册中有说明。

学习的窘境

      学习TinyOS是一个痛苦的过程，不是说它有多难。毕竟再难的东西，要搞懂它也只不过是时间上的问题。TinyOS难学的根本在于资料少，太少了。国内有一个专门讨论TinyOS的论坛（www.tinyosstudy.com），这个论坛上分门别类还挺全的。但是，当点开一个个帖子的时候，很少有看到回答的人。即便有，也不怎么靠谱。

      学习TinyOS的第一个方法，也是自然而然的想法，看官方文档。可是，官方文档也不是想象中的那样浅显易懂、雅俗共赏的。很多地方（一般都是关键点）一笔带过，也不管你是不是适用。国内有个叫潘浩的学者出了一本书《无线传感器网络操作系统tinyos》，讲的内容是以2.x为基础的。而且，大部分内容都是对官方文档的翻译，相关章节仅仅是浅尝则止，作用也不算大。找学习资料的第二个方法就是FQ（goagent）。国外有一些资料网站打不开，必须FQ了才能正常浏览。能找到的资料也很少，基本上都是一些PPT，Introduction之类的资料，权威的资料很少。

      另一个靠谱的方法就是：加入到开发者的帮助邮件列表（TinyOS help mailing list）。这里面会有很多人提问，也有开发者积极参与回答。邮件列表存档（mailing list archive）是个不错的东西，可以作为搜索目标。最后也是最无奈的方法便是，找一些写过WSN相关论文的作者，向他们发邮件请教……这个方法还不错，毕竟都曾苦逼过，知道苦逼的感觉。

版本的选择

      使用TinyOS要面对的第一个问题便是：到底该选择哪个版本？TinyOS 1.x的历史比较悠久了，很多依赖工具的版本比较老，要下载这些老版本的工具包不是一件简单的事情。目前TinyOS官方网站上维护的最新版本是TinyOS 2.1.2。尽管这两个版本或许会存在很多差异，但是二者有一个最大的共同点：安装起来非常麻烦！一个简单的建议是：初学者从1.x下手。相比于2.x，1.x更容易理解，在资料上面相对于2.x上面稍微多点。

      安装TinyOS 1.x和2.x是一个浩大的工程。本人成功安装过这两个版本，具备一点小小的经验。这些经验会在后面提及。现在先介绍一下本人涉及到的研究目标：Deluge分发协议。

Deluge协议

      Deluge是一个镜像分发协议。那么它应用在什么样的场景下呢？我们知道一般情况下，传感器网络由若干个传感器组成，各自运行着自己的任务程序（这里的任务程序指的就是镜像image），并相互通信。这个通信过程一般会分成两类：分发和汇聚。TinyOS中自带了一些分发和汇聚协议。如前所述，Deluge就是一个典型的数据分发协议。

      在某一时刻，我们需要改变传感器的工作任务时，我们要给传感器烧录新的任务程序。这样的工作量在规模较小的传感器网络中还能从容处理。当面对由大量传感器组成的大规模传感器网络时，显然已经不可能手动去更新任务程序了。

      Deluge协议在这种情况下诞生了。相比于其他的如CTP协议，Deluge的优势在于能够自动分发大数据量，并且具备较好的性能。Deluge协议运行之后，自动更新传感器网络中所有节点的镜像。传感器节点在更新后重启运行新的镜像，这就是所谓的“无线传感器网络重编程”过程。

协议版本

      Deluge协议在TinyOS 1.x上面有两个版本：1.0和2.0。目前用的基本上都是2.0，在网上也可以找到一本编程手册：《Deluge 2.0 Manual》。这本手册里介绍了一些编程接口，使用方法。可以看到，里面很多命令都是Java编写的。

      注意，值得一提的是：在1.x系列中是从TinyOS 1.1.14及以上的版本才自带Deluge协议的。如1.1.10中是不存在这个协议的。如果硬是将TestDeluge文件夹拷贝进1.1.14以下的系统中进行编译，是不可能通过的。这是个大坑：前面在装TinyOS 1.x的时候，选择了1.1.10这个版本，等装好了之后才发现没有Deluge这个协议。于是只好删掉系统重装。

      在TinyOS 2.x中的Deluge协议，移植自TinyOS 1.x平台Deluge 2.0。为什么说是“移植”呢？前面说过，TinyOS 1.x和2.x的架构是有很大差异的。移植到2.x的平台后的Deluge命名为Deluge 2T。在安装好的 TinyOS 1.x之后，在apps目录下面可以找到TestDeluge这个文件夹。下面是一些Deluge协议相关的测试程序。

怎么学习

      网上关于这个协议的资料很少，还有个更致命的干扰因素：有个torrent协议也叫Deluge！所以最好不要单独搜Deluge这个关键字，否则出来的页面都是和这个torrent协议相关的。文档不多，我们剩下来的选择只有两个：（1）放弃课题，转移方向（2）阅读Deluge源代码。万不得已的情况，我们肯定是不要轻易放弃。毕竟，被这么个东西就弄得转移研究方向实在让人无法释怀。Deluge协议是使用nesc编写的，这门奇葩的语言改编自C语言。因此，在某些语法方面和C语言具备一定的相似度。因此，要阅读源代码的话，首先得对nesc这门语言有所了解。

      TinyOS本身自带的组件、程序结构、组织方式等，这些东西都是必不可少的基础知识。万里长征路，这或许仅仅只是第一步。后续的文章讲述TinyOS系统的安装及Deluge协议的仿真。