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NS2入门

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理解

NS2

中的

OTcl/tclCL

题记

真正触动我写这篇短文的原因是试图理解NS2的基本原理. 在"the NS2 manual"中, 解释了为

什么采用了两种语言来建构整个系统, 然后在第三章描述了tclcl的六个类. 这个手册中的对各个

类描述性文字让我如坠雾里, 不明所以. 我查找了一些NS2的文章和站点, 有一些ppt倒是很形

象, 但我的认识上总有些模糊. 后来, 我逐渐明白到OTcl/Tcl的嵌入特性. --- 这才是理解NS2框

架的关键.

Abstract

本文的主要目的是理解

NS2

的

architecture,

了解

NS2

的基本原理

. NS2

采用了

Tcl/C++

分裂

的模型

在这种模型中

OTcl

是处于比较关键的位置

, NS2

采用了

Tcl

的编程模式

使用

C++

来编

写应用实例

使用

OTcl

来操纵这些实例

理解了

OTcl

就理解了

NS2

的框架

本文先简述

Tcl

语言

的嵌入特性

然后描述了

NS2

的应用场景

进而分析

NS2

的架构

以及实现该架构采用的技术

Introduction

NS2

是

MIT

的一个作品

它是一个面向对象的网络仿真工具

使用

NS2

可以完整的仿真整个网络

环境

只要你的机器足够快

:-) NS2

使用一整套

C++

类库实现了大多数常见的网络协议以及链

路层的模型

使用这些类的实例我们就可以搭建起整个网络的模型

而且包括了各个细节

. ---

这简直就是一种梦想的实现

试想如果手头能有这样一个工具

我们就可以在单机环境中模拟网

络的各个元素

加深对网络的了解和认识

;

同时

加快我们开发新协议的速度

与NS2类似的软件有OPNET, 这是一个商用的网络仿真软件, 据说它能够针对各款交换机和路

由器来搭建网络, 够牛x. 与之相比, NS2是一个免费的软件, 它可以在Windows/Unix上运行,

我们可以看到NS2的所有源代码, 另外在学术界更多的是采用NS2来做仿真.

NS2

采用了

Tcl/C++

分裂的模型来建构它的应用

这样做的好处是显而易见的

使用

Tcl

语言我

们可以灵活的配置网络环境

定制系统

;

而采用

C++

来编程满足了我们对仿真效率的需要

缺点

也是明了的

要同时维护两套代码

对使用者要求较高

NS2的Tcl/C++架构与Windows下的COM/VBScript编程模式有些类似, 使用VC来编写和实

现

COM对象, 然后使用VB来操纵COM对象. Windows提供了COM接口, 这就在系统范围内保

证了这种机制的有效性. --- 这就是Windows的高明之处. 与之相比, NS2则能够使Tcl脚本解

到它的C++类库结构, 同时按照它的类分级来创建对象. --- 这也很了不起.

要使用

NS2

来仿真开发一个新协议

就必须对

NS2

的类库进行某些扩展

撇开各个协议或链路的

细节不谈, 对NS2的实现机制的了解是一个关键, 否则难免会疏漏百出. 如果不了解NS2的机制,

在刚开始开发协议时, 你看着NS2的代码可能会感觉到无处下手.

NS2

的手册中对它的机制和原理主要在

"the NS manual"

一书的第三章

但是这一章的内容写

来就象

tclcl

类的简单介绍

读来非常费解

它对

NS2

的整体设计思路并没有交待的很清楚

本文

就打算解析这第三章背后的话

以下的内容安排如下, 首先简单介绍Tcl语言的嵌入特性, 然后描述NS2的应用场景, 分析NS2的

框架, 然后考察实现这个NS2框架所遇到的问题. 最后以一个新协议的添加作为例子, 感受NS2

的仿真开发过程.

嵌入的

Tcl

OTcl

称为

Objected Tcl,

它是在

Tcl

基础上的一个面向对象的封装

. Tcl

语言本身比较简单

在

NS2

的主页上有一些相关的链接

可以快速了解它的基本语法

这里对

Tcl

的语法并不感兴趣

Tcl是一种脚本语言, Tool Cammand Language. Tcl语言的吸引人之处在于它简单同时支持

嵌入式应用

大家都用过

Ms Word

或

Emacs,

这两种编辑器之所以如此强大

很大的原因是因

为它们内嵌了

或

Lisp

语言

这些内嵌的脚本能够定制编译器的环境

使应用变的非常灵活

你可能还听说过

Windows

下的脚本引擎

把一个脚本引擎嵌入到

Windows

应用中

就可以使这

个应用具有类似

Word

的这种能力

在

Unix

下类似的脚本语言嵌入很早就有

上面提到的

Emacs

就是一个例子. Tcl语言也支持内嵌, 具体做法是把Tcl的库链接到应用程序中去, 从而使应用具

有解释Tcl语言的能力. 当然仅仅这么做是不够的, 你还要为这个应用定制开发一些Tcl命令.

(NS2

为什么不使用

Lisp

作为内嵌

这可能与

OTcl

语言本身也是

MIT

的作品有关

而且是

MIT

的

近期作品

但是如果采用

Lisp

的话

就可以在

Emacs

做这个仿真了

呵呵

想想都要偷笑了

可

惜呀

毕竟我是个

Emacs

的拥护者

Figure 1是Tcl C与应用程序集成的原理图. Figure 1中黑线表示C的调用, 红线表示Tcl脚本的

调用. 为了使应用能够解释Tcl语言, 必须在应用程序的源代码中嵌入Tcl C库, 这个库的主要目

的是实现一个Tcl语言的Parser, 并且实现了Tcl语言的一些关键命令, 如set, while, proc等.

应用程序必须还要编写一些针对应用扩展的Tcl命令, 然后注册进Tcl C库, 同时, 应用程序可以

使用Tcl_LinkVar使某些C变量与Tcl库中的环境变量绑定起来.

Tcl C

库的一些函数接口如下

Tcl_CreateInterp 创建Tcl的Parser;

Tcl_CreateCommand/Tcl_CreateObjCommand

注册应用相关的命令

;

Tcl_Eval

执行一条

Tcl

命令

;

Tcl_LinkVar

将应用程序中的变量与

Tcl

库环境中的变量绑定

;

Tcl_GetVar/Tcl_SetVar

设定

获取

Tcl

库环境中的变量

;

* Declare that we implement the random package

* so scripts that do "package require random"

* can load the library automatically.

Tcl_PkgProvide(interp, "random", "1.1");

return TCL_OK;

}

这个例子完整的体现了如何初始化

Tcl C

库

如何向

Tcl

库中注册命令

这里不打算继续讨论

Tcl C

库的详细问题了

毕竟

我们的目的是为了理解

Tcl

的嵌入能力

上面的原理图已经足够

NS2采用的是OTcl来实现它的脚本语言内嵌, 原因是NS2还有一套C++类库. 这个C++类库实

现了网络仿真的各个元素, 仅仅是Tcl来操纵这套类库有些困难. 这关系到NS2的实现, 我们在后

面谈.

OTcl

的语法设计

这一部分的内容主要取自文献

放在这里的目的有两个

一是为了了解

OTcl

的面向对象扩展

从而能够方便的理解一些

NS2

的代码

;

二是理解

OTcl

的实现原理

文献

中主要介绍的是对

Tcl

语言本身的面向对象扩展

它没有讲述实现如何操纵一个

C++

的对

象

从代码上来看

OTcl

本身好象并没有实现对

C++

对象的操纵

OTcl

和

tclCL

的相关文献都比较少

这也许就是对

NS2

诟病较多的原因

. OTcl

是

MIT

的一个流媒

体项目

VuSystem

的辅产品

它并不是最早提出的

Object

概念的

Tcl,

文献

认为

OTcl

的特点是

Dynamic, 能够动态地创建一个对象.

OTcl的语法扩展

对

OTcl

的语法描述

更详细的见网页

45678

OTcl

的语言设计采用了称为

"Object Command"

的方法

每个命令可能被解释成对象

而子命

令被解释成传递给对象的消息

文献

中认为这样做可以比较方便的实现

的消息机制达到某种

一致

同时对象作为

Tcl

语言中

array, list, proc

等要素的补充

这种扩展显得比较自然

下面是OTcl一个一段示例代码, 我们可以看到对象astack的子命令set, proc等作为消息传递给

对象. 而且要注意它确实是动态的, 在代码解释过程中动态的添加属性和方法.

Object astack

astack set things {}

astack proc put {thing} {

$self instvar things

set things [concat [list $thing] $things]

剩余17页未读，继续阅读

laochen

2012-12-17

资料还不错的，谢谢分享

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