实验名称:简单的多对一传输仿真
实验目的:
1。研究怎么实现多对一传输。
实验步骤:
1。写c++代码并注册报文头。
先说一下多对一传输的方式。最开始,接收端发送控制报文给所有的发送端,告诉他们要发送多少报文。
发送端按要求的数量发送完报文后,给接收端一个ack信息。
接收端收到所有发送端的ack报文后,则重新发送控制报文给所有的发送端。这样周而复始。
接收端为了和多个发送端通信,需要有多个agent,而每个app只能连接到一个agent上。如此,接收端上就有多个app,那么这多个app怎么通信呢?怎么知道彼此的状态?直觉上,接收端应该只有一个app在运行,多个app也让我们心理上不爽。这里我想到一个小技巧,也是在开发p2p点播时受到的提示。那就是,每个结点上除了一个总控的app,还要维持很多connection。connection负责和别的结点的连接。这些connection其实也是特殊的app,控制底层进行数据传输的agent。它们同时又向总控的app报告自己的情况,由总控的app对他们进行调度。说到这,你可能已经明白了,在这次仿真中,我要用两层app,顶层是一个总控的app,下层的app控制它们连接的agent。
为此,我定义了两个继承自application的类:SimpleApp和SimpleConnection。SimpleConnection就是底层控制agent的类,定义如下:
class SimpleConnection : public Application { public: SimpleConnection(); //从agent接收报文,并进行处理。如果是控制报文,则按要求的数量发送报文。 //如果是ack报文,则向顶层的app报告。 //这个接口原来是Application没有的,为此要修改app.h,加上这个接口。 virtual void recv_msg(int nbytes, const char *msg = 0)end_ctrl(); R/> //发送控制报文,参数表示要求对方发送的报文数。 void send_ctrl(int); //发送数据报文,每发送一个,需要发送的报文数减1,减到0时,向对方发送ack信息。 void send_data_pkt( ); //是否已经完成发送报文的任务 inline int done(); //设置指向上层app的指针 inline void App( SimpleApp *); protected: double next_send_time(); //计算发送下一个数据报文的时间 void send_ack(); //向对方发送ack信息 SimpleApp * app_; //指向上层app的指针 int done_; //是否已经完成任务 int tosend_; //要发送的报文数 SendTimer timer_; //一个计时器,用于发送报文的调度 int pktsize_; //数据报文的大小 double rate_; //连接速度,即每秒多少bit };
SimpleApp是上层进行调度的类,是真正的应用,定义如下:
//===================================================== // app: control multi connections //===================================================== class SimpleApp : public Application { public: SimpleApp(); //检查是否所有的发送端都已经完成了任务, //如果是,向他们发送新的控制报文。 void is_all_done(); protected: void start(); //开始运转,置running_为真,并向所有的发送端发送控制报文 void stop(); //置running_为false //把一个新的connection加入连接链表中 void add_connection(SimpleConnection *); void send_ctrl(); //向所有发送端发送控制报文 //定义在tcl中能够调用的命令,这里实现了add-connection命令 virtual int command(int argc, const char*const* argv); private: vector cons_; //存放所有connection指针的链表 bool running_; //运行状态 };
另外,为了方便对agent进行控制,我们也定义了自己的agent。主要是重新实现了sendmsg和recv两个函数,方便我们对报文进行处理。
最初,我也想用原来的UdpAgent。却发现它的sendmsg和recv都是对报文中的AppData进行处理,让我没办法处理自己定义的消息头。
通过读ns-process.h中AppData的定义代码,发现AppData只有一个数据成员,就是数据类型,不可能含有报文头等信息。而实际上,报文头信息在Packet的数据成员bits_中。
“一怒之下”,我重写了自己的agent。
下面是我自己定义的报文头的定义:
//============================================= // new packet header //============================================= struct hdr_simple { int type; //0-normal,1-ctrl,2-ack int pkt_num; //the number of packets to send static int offset_; inline static int& offset() { return offset_; } inline static hdr_simple* access(const Packet* p) { return (hdr_simple*) p->access(offset_); } };
定义了自己的报文头,别忘了在packet.h和ns-packet.tcl中注册一下自己的报文头,当然,也不要忘了在.cc文件中定义一个linkage。具体怎么做,请参考《ns by example》吧,那讲的很详细。
2。重新编译ns。
上面的工作做完后,把代码文件放在一个目录中,然后改一下makefile。例如:我所有类的定义和实现都写在simple.h和simple.cc中,并且我把它们放在了apps目录下,我这样改makefile:
...
common/ivs.o \
common/messpass.o common/tp.o common/tpm.o apps/worm.o apps/simple.o \
tcp/tcp.o tcp/tcp-sink.o tcp/tcp-reno.o \
...
只有红色的部分是我加的,很简单吧。保存makefile,重新编译吧,如果没报错,就是编译成功了。
3。写tcl脚本。
其实,我不是在扩充完ns2之后才写的tcl脚本,而是之前写的。这样,我在写脚本的时候,我就知道我需要哪些功能,需要定义哪些tcl能够调用的命令了,相当于是个分析用户需求的部分。我的tcl代码如下:
1 # by jiqing 2007-6-6 2 set ns [new Simulator] 3 #color 4 $ns color 1 Blue 5 $ns color 2 Red 6 $ns color 3 Green 7 8 #open a nam trace file 9 set nf [open out.nam w] 10 $ns namtrace-all $nf 11 12 #open a trace file 13 set tf [open out.tr w] 14 $ns trace-all $tf 15 16 #finish procedure 17 18 proc finish {} { 19 global ns nf tf 20 $ns flush-trace 21 close $nf 22 close $tf 23 exec ./nam out.nam & exit 0 24 } 25 26 #create nodes 27 set node_(s1) [$ns node] 28 set node_(s2) [$ns node] 29 set node_(s3) [$ns node] 30 set node_(r) [$ns node] 31 32 #create links 33 $ns duplex-link $node_(s1) $node_(r) 1Mb 10ms DropTail 34 $ns duplex-link $node_(s2) $node_(r) 1.5Mb 10ms DropTail 35 $ns duplex-link $node_(s3) $node_(r) 1Mb 10ms DropTail 36 37 #relayout 38 $ns duplex-link-op $node_(s1) $node_(r) orient right-down 39 $ns duplex-link-op $node_(s2) $node_(r) orient right 40 $ns duplex-link-op $node_(s3) $node_(r) orient right-up 41 42 #add udp agents 43 set udp_(s1) [new Agent/JiqingUDP] 44 $ns attach-agent $node_(s1) $udp_(s1) 45 set udp_(r1) [new Agent/JiqingUDP] 46 $ns attach-agent $node_(r) $udp_(r1) 47 $ns connect $udp_(s1) $udp_(r1) $udp_(s1) set fid_ 1 $udp_(r1) set fid_ 1 48 set udp_(s2) [new Agent/JiqingUDP] 49 $ns attach-agent $node_(s2) $udp_(s2) set udp_(r2) [new Agent/JiqingUDP] $ns attach-agent $node_(r) $udp_(r2) $ns connect $udp_(s2) $udp_(r2) $udp_(s2) set fid_ 2 $udp_(r2) set fid_ 2 set udp_(s3) [new Agent/JiqingUDP] $ns attach-agent $node_(s3) $udp_(s3) set udp_(r3) [new Agent/JiqingUDP] $ns attach-agent $node_(r) $udp_(r3) $ns connect $udp_(s3) $udp_(r3) $udp_(s3) set fid_ 3 $udp_(r3) set fid_ 3 #add simpleconnections set app_(s1) [new Application/SimpleCon] $app_(s1) attach-agent $udp_(s1) set app_(s2) [new Application/SimpleCon] $app_(s2) attach-agent $udp_(s2) set app_(s3) [new Application/SimpleCon] $app_(s3) attach-agent $udp_(s3) set app_(r1) [new Application/SimpleCon] $app_(r1) attach-agent $udp_(r1) set app_(r2) [new Application/SimpleCon] $app_(r2) attach-agent $udp_(r2) set app_(r3) [new Application/SimpleCon] $app_(r3) attach-agent $udp_(r3) set app_(global1) [new SIMPLE_APP] $app_(global1) add-connection $app_(s1) set app_(global2) [new SIMPLE_APP] $app_(global2) add-connection $app_(s2) set app_(global3) [new SIMPLE_APP] $app_(global3) add-connection $app_(s3) set app_(global4) [new SIMPLE_APP] $app_(global4) add-connection $app_(r1) $app_(global4) add-connection $app_(r2) $app_(global4) add-connection $app_(r3)
#schedule...
$ns at 0.1 "$app_(global4) start"
$ns at 4.0 "$app_(global4) stop"
$ns at 4.5 "finish"
$ns run
这个脚本定义了三个发送端,一个接收端,每个peer上都运行了一个SimpleApp,而每个agent上都连接有一个SimpleConnection,然后通过add-connection把app和connection连接起来。
4。仿真。
这一步没什么说的,./ns XXX.tcl就行了。
5。用awk处理数据。
这就看你想算什么了。我很无聊,只是想算每个时间各个发送端发送的报文数。
BEGIN{ sended1 = 0; sended2 = 0; sended3 = 0; i = 0; } { action = $1; time = $2; sender = $3; #you may use digital or character if(action=="r" &&( sender==0 ||sender==1 || sender==2) ) { if(sender == 0) sended1++; else if( sender == 1) sended2++; else sended3++; #don't begin with digital _1send[i] = sended1; _2send[i] = sended2; _3send[i] = sended3; time_point[i] = time; i++; } } END{ printf("%.2f\t%.2f\t%.2f\t%.2f\n",0,0,0,0); for(j=0;j printf("%.2f\t%.2f\t%.2f\t%.2f\n",time_point[j],_1send[j],_2send[j],_3send[j]); } }
写好代码,保存为measure_pkts.awk。
在命令行下执行:
awk -f measure_pkts.awk > results.txt
就会把分析的结果写入results.txt。
6。用gnuplot画图。
最后,就是看见结果的时候了。进入gnuplot:
plot "results.txt" using 2, "results.txt" using 3, "results.txt" using 4
就可以看见结果了。
实验结果:
没什么好讲的了,目的已经达到。
参考文献:
1。Jae Chung,Mark Claypool. Ns by Example.
2。柯志亨博士的"增加和修改模块.htm"。
3。bittorrent仿真的源码。
4。ns2的源代码。