Jul
4
2010
1. 介绍
本教程使用Event-driven模型来演示一个简单的例子，仍然使用的是gossip-based平均数协议，对消息的发送将进行更细节的建模；通过与cycle-based模型的对比，可以发现本协议存在的问题。
在Event-based模型中，除了时间管理和control传递给protocols的方式以外，其它与cycle-based模型相同。不可执行的Protocols（只用于存储数据，比如只存储邻居节点的linkable协议，或存储数值的vectors）可以以同样的方式应用和初始化，在peersim.cdsim包之外的controls也都可以使用。在默认情况下，在cycle-based模型中，controls会的每个周期中调用 ，但在event-based模型中，它们需要进行明确的调度，因为事件驱动模型并不存在周期的概念。
显然，我们可以编写专用于event-based模型的controls，即可以给协议发送事件（消息）。在很多情况下，这是必要的，因为系统经常完全或部分地由外部事件如用户的查询来驱动 ，这能很好地用由生成这些事件，并且驱动仿真执行的controls进行建模。
有些组件是不可用的。例如依赖于静态类peersim.cdsim.CDState（它提供了读取cycle相关的全局状态的接口）的所有组件。我们的经验是，很多依赖于这个状态的 cycle-based 组件可以经过简单的修改并删除这个依赖。
然而，可能有些令人吃惊的是，实现了cycle-based接口的peersim.cdsim.CDProtocol也可以使用于event-based模型，但是必须指出，在大部份的情况下这样做没有什么意义。然而，这个特性的有用之处在于：它让周期性地调用protocols变得很简单，这是一个几乎对所有与housekeeping，失效检测和sending heartbeat message有关的P2P协议来说典型的特性。
2. Protocol
下面以event-based模型来实现平均数协议：
package example.edaggregation;
import peersim.vector.SingleValueHolder;
import peersim.config.*;
import peersim.core.*;
import peersim.transport.Transport;
import peersim.cdsim.CDProtocol;
import peersim.edsim.EDProtocol;
/**
* Event driven version of epidemic averaging.
*/
public class AverageED extends SingleValueHolder
implements CDProtocol, EDProtocol {
首先，这里同时实现了EDProtocol和CDProtocol接口，前者能让这个类能处理输入的消息，后者则可能令人困惑，因为它属于cycle-based模型的接口。但注意 event-based 的协议不是必须实现CDProtocol接口的，然而想要实现一个可以周期性取得control的协议时，可以通过实现CDProtocol接口，并在配置文件中设置一个CDScheduler 来实现。这样，代码就显得更清晰：以一个单独的组件来管理周期性的执行，而且能单独地进行配置。最后，我们还能简单地将 cycle-based 的协议移植到 event-based 模型上。
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Jul
2
2010
本教程描述了如何构建一个新的 PeerSim 拓扑生成器。
1. 什么是拓扑？为什么它很重要？
在一个大型的动态P2P系统中，节点没有关于整个网络的信息，而所有的节点都可能拥有一些邻居节点，即节点能”感知”的peers，这种”感知”的关系就定义了一个覆盖网络，这是P2P系统中的一个基本概念。
很多P2P协议都需要在多个不同的网络拓扑上进行实验。PeerSim中的peersim.dynamic.Wire*类已经包含了很多拓扑结构，可以直接用来对linkable协议进行初始化，本教程将展示如何构建一个自定义的拓扑生成器。
2. 一个用来模拟Internet的简单模型
下面我们将编写一个拓扑生成器来构建类似于Internet的树状拓扑，整个构建过程基于一个特定的，与位置相关的preferential attachment方法，编写规则很简单，并且会考虑几何和网络的限制以更好地模拟真实的网络。Preferential attachment由参数a来调整，这个参数能扩大或减少几何位置所带来的影响。
这个规则的策略如下：给定一个单位正方形，将x0置于中心，即x0 = (0.5,0.5)，这个节点被称为root，令W()为与root相隔的跳数(hops)，对于i=1 … n-1，随机在单位正方形中选择一个xi，然后选择使下面的表达式值最小的节点xj来连接它：
+\alpha*dist(x_i,x_j))
在这里dist()是欧几里德距离而a (alpha)是权重参数，显然，
 = W(x_j)+1)
通过这个方案我们得到了一个x0以为根的树。这个拓扑中每个节点(除了root外)的出度都为1,如果想更深入地理解这个模型，可以参考下面的文章：
- Heuristically Optimized Trade-offs: A New Paradigm for Power Laws in the Internet
- Degree distributions of the FKP network model
- On Power-Law Relationships of the Internet Topology
3. 如何编码
我们的目标是编写一个可以根据 a (alpha)参数生成所需拓扑的PeerSim组件，并且能对生成的拓扑进行分析。这个拓扑可以在仿真过程中逐步生成，也可以用一个步骤生成拓扑，在这里我们倾向后者。为了构建需要的拓扑结构，我们需要下面的组件（注意这只是其中一种方案）。
- 一个protocol 类，可以存储坐标，它不具备行为元素，只是一个普通的容器。
- 一个initializer 类，可以为每个节点设置坐标值。
- 一个control 类， 可在一个任意的linkable协议中根据坐标连接拓扑(在节点间添加link）
- 一个observer 类，将拓扑结构打印到一个文件中（例如用GnuPlot对图进行可视化）。
- 一个observer 类，用来收集节点入度的分布的统计数据
- 一个observer 类，用来测试对随机节点失效的健壮性
在下节我们将看到，一些我们列出来的类是PeerSim中的基本组件，它们都实现了Linkable接口，Linkable以模块化的方式为用户提供了一个能处理任何拓扑结构的抽象。
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Jul
2
2010
本文的目的是在PeerSim中用Cycle-based模型实现一个简单的负载均衡算法。节点的状态有两种值：本地负载（local load）和配额(quota)，其中配额是指节点在每个周期中允许传输的“负载”的大小。配额是必要的，是一个时间单元中能传输的负载上限。每个节点与和它距离最远的邻居节点交换配额值，这里“距离最远”是指与当前节点的负载差异最大。经过对比距离，协议将在负载均衡时选用push或pull的方式。
在每个周期之后，配额值将会被存储。协议并不关心拓扑管理，它依赖于其它组件来访问邻居节点（例如，Newscast，或者由IdleProtocol实现的静态拓扑）。
一. 必要的组件
一般来说只编写一个协议类是不足够的，还需要一些附加的组件。例如，为了在每个周期结束时为每个节点存储配额值，需要一个特定的Control对象。基本上来说，PeerSim是一个可替换的组件集合，所以在开发时需要注意模块化以让代码尽可能重用，出于这样的目的，我们这样设计下面的类：
- protocol 它基于peersim.vector.SimpleValueHolder，这是一个简单的基类，用于访问一个浮点变量。Aggreation协议也使用了同样的基类。
- ResetQuota 用于在每个周期结束时存储每个节点配额的control。
- QuotaObserver 一个control，用于监视quota参数，即覆盖网中交换的流量大小。
- initialization 这是在aggregation示例中的初始化器，这里也可以直接使用，因为它们实现了同样的接口SingleValueHolder。注意在example包中提供的初始化器是轻量级的，开发者应当更多地使用peersim.vector.*包中的初始化器。
- observers 可以使用aggreagation.AverageObserver，因为这些组件实现了相同接口。
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Jun
30
2010
本文介绍了PeerSim的基本概念，并解析了两个示例以更清晰地说明PeeSim的仿真流程。
Peersim支持两种仿真模式，即Cycle-based的模型和传统的event-based的模型，本文专注于前者，
Cycle-based模型是一个简化的模型，拥有更好的伸缩性及性能，在拥有4GB内存的情况下，event-driven模式目前最多支持十万节点级别，而cycle-based模式则支持千万个节点级别。 但是Cycle-based模型缺少对传输层的仿真和并行处理，节点之间是直接通信的，仿真核心以一定的顺序周期性地给以节点控制。在运行时，可以进行任意的操作，如调用其它对象的方法并执行一些计算。
Cycle-based模型损失了一些真实性，虽然一些简单的协议可以忽略这些差别，但是在选择使用这个模型时，需要注意这些区别。我们可以相对简单地将Cycle-based的仿真移植到Event-driven引擎上，但在本文中不讨论这个话题。
一．基本介绍
PeerSim鼓励基于接口的模块化编程，每一个组件都能被其它实现了相同接口的组件代替，一般的仿真过程如下：
- 选择网络大小（即节点数量）。
- 选择要实验的一个或多个协议并进行初始化。
- 选择一个或多个Control对象来监视感兴趣的属性，并在仿真时修改一些参数（比如，网络大小，协议的内部状态，等等）。
- 根据配置文件，调用Simulator类运行仿真。
在仿真时创建的对象都是实现了一个或多个接口的类的实例，主要的接口如下所示：
| Node |
P2P网络是由节点组成的，节点是协议的容器。Node接口提供了对节点所包含的协议的访问方法，并为节点提供了固定的ID。 |
| CDProtocol |
这是一个特定的协议，被设计用来在Cycle-based模型中运行，它只定义了在每一个周期中要运行的操作。 |
| Linkable |
一般都由协议来实现，这个接口为其它协议提供了访问邻居节点集合的服务，节点间相同的linkable协议类的实例定义了一个覆盖网络。 |
| Control |
实现了这个接口的类可以在仿真期间的某个时间点调度执行，这些类一般用于观察或修改仿真过程。 |
Cycle-based仿真的生命周期是这样的：
- 读取配置文件（通过命令行参数传递进来），然后仿真器初始化网络中的节点和节点中的协议，每个节点都拥有相同的协议栈。节点和协议的实例是通过克隆来创建的，只有一个原型是通过构造方法创建，其它的节点和协议都是从这个原型中克隆而来。基于这个原因，协议类中clone方法的实现是很重要的。
- 初始化操作，设置每个协议的初始状态。初始化阶段是由Control对象控制运行的，仅在实验开始时运行一次。在配置文件中，初始化的组件可以由init前缀识别，在下面讨论的initializer对象也是controls，但为了标记其功能以区别于一般的Control对象，它被配置用来在初始阶段运行。
- 在初始化完成后，Cycle-based引擎在每一个周期中调用所有组件（protocols和controls）一次，直到完成了指定的周期数，或者某个组件决定终止仿真为止。在PeerSim中每一个对象（controls和protocols）都被赋以一个Scheduler对象，它定义了什么时候本组件将会被执行。在默认情况下，所有对象都会在每个周期中运行。但我们也可以配置一个protocol或control只在某些特定的周期中运行，也可以在每一个周期中指定组件的执行顺序。
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May
18
2010
Zipf定律是文献计量学的重要定律之一，它和罗特卡定律、布拉德福定律一起被并称为文献计量学的三大定律。
对于CDN的内容管理，也近似符合Zipf 定律，就是大家常说对于内容的访问遵循80/20原则，也就是20%的内容，会占有80%的访问量。
zipf law
这里 r 表示一个单词的出现频率的排名，P(r)表示排名为r的单词的出现频率.
(单词频率分布中 C约等于0.1, a约等于1)
后人将这个分布称为zipf distribution，中文名称为齐普夫分布或Zeta 分布。这是一个离散事件分布，广泛应用于语言学，保险学，网络模拟，以及对稀疏事件的建模中。
它表明在英语单词中,只有极少数的词被经常使用,而绝大多数词很少被使用。实际上,包括汉语在内的许多国家的语言都有这种特点。这个定律后来在很多领域得到了同样的验证，包括网站的访问者数量、城镇的大小和每个国家公司的数量。。这个定理也在很多分布里面得到了验证，比如人们的收入，互联网的网站数量和访问比例，互联网内容和访问比例(其他分布两个常数有所不同,a越大，分布越密集,对于VOD来说某些时候符合双zipf分布)。
比起枯燥的公式，图表更具有说服力，下面是用三百个严格符合zipf 分布的数据点描绘成的图，其中横轴表示排名，纵轴表示访问的频率，分别使用线性坐标和对数坐标表示：
zipf distribution
可以看到对数坐标下是一条完美的直线。
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Mar
5
2010
OMNet++ in a nutshell
本文适合对网络模拟器有一定了解的读者，阅读本文时，最好同时打开用户手册和API文档以便随时查阅。
1. 在omnetpp.org中提到的仿真模型和框架与OMNet++是什么关系？
OMNet++提供了基本的工具和机制来编写仿真代码，但它本身并不提供任何特定用于计算机网络仿真，系统架构仿真和任意其它领域的组件；具体的仿真是由一些仿真模型和框架如Mobility Framework或INET Framework来支持，这些模型独立于OMNet++开发，并有自己的发布周期。
2. OMNet++提供了什么？
一个C++库，它由仿真内核及一些用来创建仿真组件（简单模块和信息）的工具类（如随机数生成，统计收集，拓扑发现等）；组装和配置这些组件的基础设施（NED语言，ini文件）；运行时用户接口或仿真环境（TKenv,Cmdenv）；一个用来设计，运行和评估仿真的IDE环境；实时仿真的扩展接口；MRIP，并行的分布式仿真，数据库连接等等这些组成。
3. OMNet++的仿真模型是什么样的？
OMNet++提供了一个基于组件的架构，模型是由可重用的组件或模块组成的。模块之间可以通过gates（在其它系统中称为ports，即端口）进行连接，以构成复合模块。每个仿真模型是一个复合模块类型的实例。这一层次（组件和拓扑）由NED文件来处理。例如，一个名为EtherMAC的组件可以用NED来描述：
//
// Ethernet CSMA/CD MAC
//
simple EtherMAC {
parameters:
string address; // others omitted for brevity
gates:
input phyIn; // to physical layer or the network
output phyOut; // to physical layer or the network
input llcIn; // to EtherLLC or higher layer
output llcOut; // to EtherLLC or higher layer
}
它可以使用在下面的Ethernet station的模型中：
//
// Host with an Ethernet interface
//
module EtherStation {
parameters: ...
gates: ...
input in; // for connecting to switch/hub, etc
output out;
submodules:
app: EtherTrafficGen;
llc: EtherLLC;
mac: EtherMAC;
connections:
app.out --> llc.hlIn;
app.in < -- llc.hlOut;
llc.macIn <-- mac.llcOut; llc.macOout --> mac.llcIn;
mac.phyIn < -- in; mac.phyOut --> out;
}
其中，注释能用来生成文档。简单模块，例如上面的EtherMAC，会与一个C++ 文件关联以提供行为，它是以simple关键字来声明的。复合模块则是用module关键字来声明的，为了仿真一个Ethernet LAN，应该创建一个复合模块EtherLAN并用network关键字来表示它可以通过自身运行。
network EtherLAN {
... (submodules of type EtherStation, etc) ...
}
NED文件可以在IDE中以图形化方式或文件模式编辑。
NED文件只定义了模型的结构（拓扑），其行为和模块参数的某个子集则是开放的，如前面所提到的，行为是通过在简单模块相关联的C++代码来定义的，而在NED文件中没有赋值的模块参数则从ini文件中获取它们的值。
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Jan
31
2010
本节主要是关于信道(channel)的相关知识。
信道封装了与连接关联的参数和行为，信道与简单模块类似，在它们背后就是C++类，在默认情况下，类名与NED的类型名相同，除非有一个@class属性（@namespace也需要注意），例如，下面的信道类型需要一个名为CustomChannel 的C++ 类。
channel CustomChannel // needs a CustomChannel C++ class
{
}
跟简单模块不同的是，一般情况下不需要自己来定义信道类型，只需要从系统中已经预定义好的信道类型进行特殊化即可，内建的类型有： ned.IdealChannel, ned.DelayChannel and ned.Datarate-Channel。 (“ned” 是包名，和Java类似的是可以用import ned.* 来导入所有这三种类型，这样就不用写前缀ned)。
IdealChannel
DelayChannel
- 有两个参数。
- delay是一个double类型的参数，代表传播时延，可以用s,ms,us来指定。
- Disabled是一个布尔值，默认为false，当设为true时，信道对象会丢弃所有的信息。
DatarateChannel
- 与DelayChannel相比，它有更多的参数。
- datarate是一个double型的参数，代表信道的数据率，可以用bps,Kbps,Mbps,Gbps来指定，默认值是0，代表无限带宽。
- ber和per分别代表比特错误率和包错误率，并且允许基本的错误建模。它们是随机生成的范围在0到1之间的数值。通过在包对象中设置一个错误的标记(error flag)，接收的模块进行检查并丢弃标记为冲突的数据包。它们的默认值都是0。
注意: There is no channel parameter that would decide whether the channel deliversthe message object to the destination module at the end or at the start of the reception; that is decided by the C++ code of the target simple module. See the setDeliverOn-ReceptionStart() method of cGate.
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Jan
28
2010
本节内容是复合模块，即 Compound modules。
一个复合模块可以拥有gates和参数，但是并没有C++代码与之关联。如果想要为一个复合模块添加代码，可以将代码封装为一个简单模块，然后以子模块的方式来添加到复合模块中。
一个复合模块的声明可以包含若干部分，它们都是可选的：
module Host
{
types: // 在这里定义内部类型，如模块和信道类型等，仅在本地使用
...
parameters:
...
gates:
...
submodules: // 子模块，可以创建子模块向量，子模块的类型可以来自参数
...
connections:// 可以通过循环，条件等创建连接，连接的行为可以通过将信道与连接联系来定义，信道的类型也可以来自参数
...
}
复合模块可以通过继承来扩展，继承时不仅可以加入参数和gates，还可以加入新的子模块和新的连接，但是不能对子模块或连接进行“de-inherit”，或者修改所继承的模块或类型。
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Jan
25
2010
本节介绍简单模块。
简单模块是在模型中活动的组件，它用关键字 simple 来定义。
simple Queue
{
parameters:
int capacity;
@display("i=block/queue");
gates:
input in;
output out;
}
Parameters和gates部分都是可选的，即是说如果没有parameter或gate的话就可以不写。而且parameters关键字本身也是可选的，就算参数和属性存在也可以忽略它。
NED定义不包含模块的任何操作，操作是用C++来定义的，默认情况下OMNet将查找与NED类型同名的C++类(在这里是Queue)。
可以用@class 属性直接指定C++类，类也可以包括命名空间，如下例使用了mylib::Queue
simple Queue
{
parameters:
int capacity;
@class(mylib::Queue);
@display("i=block/queue");
gates:
input in;
output out;
}
如果几个模块都在相同的命名空间里，那最好用@namespace代替@class属性，例如下面的例子会自动添加命名空间mylib作为前缀：
@namespace(mylib);
simple App {
...
}
simple Router {
...
}
simple Queue {
...
}
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