NS2中Trace部分的一点认识

NS2中Trace部分的一点认识

NS2追踪部分的源码主要涉及以下几个文件：

ns-2.34/trace/basetrace[.cc][.h]

ns-2.34/trace/trace[.cc][.h]

ns-2.34/trace/cmu-trace[.cc][.h]

ns-2.34/tcl/lib/ns-lib.tcl

ns-2.34/tcl/lib/ns-mobilenode.tcl

仿真输出文件如何与 OTcl 解释层次关联

以标准的仿真脚本文件 ns-2.34/tcl/ex/simple.tcl 为例，在开头部分有如下定义：

set f [open out.tr w]

$ns trace-all $f

第一句的作用是创建并且以只写的方式打开了追踪文件out.tr，第二句则调用了trace-all 这个 tcl 函数将创建的文件的操作句柄传递 tcl 变量。其原型如下（ns/tcl/lib/ns-lib.tcl）：

Simulator instproc trace-all file {

$self instvar traceAllFile_

set traceAllFile_ $file

}

由此可知，在 OTcl 类 Simulator 中增加一个成员 traceAllFile_，并将追踪文件的句柄赋值给它。通过这个操作，追踪文件便被传递到解释层次中，可供随时调用。traceAllFile_ 这个成员变量比较重要，后面还会用到。

编译层次C++下的trace函数如何实现追踪数据：

通过阅读 ns-2.34/trace/ 下的 .cc 和 .h 代码，由函数的调用关系大概可以猜测到当我们在追踪 packet 的时候，应该是系统在某个地方调用了类class Trace 的 recv 函数，而 recv 继而会调用 format 函数去整理输出信息。在 format 函数中，有效信息都被输入到 pt_->buffer() 中了，在这里可能会产生疑问，我们最终看到的结果都是在输出文件 out.tr 中，在这怎么都输出到 pt_ 中了？查一下 pt_ 发现是类 class Trace 在构造的时候创建的 pt_ = new BaseTrace; 原来这个 pt_ 是一个由类 class BaseTrace 产生的对象。

Trace 又是怎样和输出文件 out.tr 关联起来的呢？

前面已经提到 out.tr 和解释层次 OTcl 中的成员变量 traceAllFile_ 关联起来了，那我们可以猜测 traceAllFile_ 应该是和 BaseTrace 在某个地方被关联起来了。而最有可能就是在创建节点的时候。

脚本中调用 set n0 [$ns node] 创建节点的过程我就不细说了。在ns-2.34/tcl/lib/ns-lib.tcl 中我们找到

Simulator instproc create-wireless-node 函数，中发现创建节点的时候有这样的操作：

set tracefd [$self get-ns-traceall]

if {$tracefd != "" } {

$node nodetrace $tracefd

$node agenttrace $tracefd

}

set namtracefd [$self get-nam-traceall]

if {$namtracefd != "" } {

$node namattach $namtracefd

}

第一句中又调用了 get-ns-traceall 这个函数，看一下它的原型只可它返回的就是 traceAllFile_。思路开始渐渐清晰，$node nodetrace $tracefd 调用了 nodetrace 这个函数，并将 $tracefd 也就是 traceAllFile_ 作为参数传递过去。在 ns/tcl/lib/ns-mobilenode.tcl 中，定义如下：

Node/MobileNode instproc nodetrace { tracefd } {

# This Trace Target is used to log changes in direction

# and velocity for the mobile node.

set T [new Trace/Generic]

$T target [[Simulator instance] set nullAgent_]

$T attach $tracefd

$T set src_ [$self id]

$self log-target $T

}

到此我们豁然开朗，在这函数中，创建了一个新的 Trace/Generic 对象，并通过 $T attach $tracefd 将这个新的对象链接到 traceAllFile_ 上，也就是链接到了输出文件 out.tr 上。

最后一句 $self log-target $T，这里 $self 指的是 Node/MobileNode 我们查看编译层次中类 class MobileNode 的 command 函数（ns-2.34/common/mobilenode[.cc][.h]）会发现 log-target 这个操作的原型：

else if(strcmp(argv[1], "log-target") == 0) {

log_target_ = (Trace*) TclObject::lookup(argv[2]);

if (log_target_ == 0)

return TCL_ERROR;

return TCL_OK;

}

log_target_ 是在类 class MobileNode 中定义的 Trace* log_target_;

现在我们终于明白了NS2追踪功能的链接过程，在编译层次中声明一个类 class Trace 的指针 log_target_ （通常叫这个名字），然后在解释层次中生成一个新的 Trace 对象，并将它们链接起来。

这部分遗留了一个问题：生成的新的 Trace/Generic 对象从其写法上看应该是从类 Trace 派生出来的一个子类。但是在 ns-2.34/trace/ 文件夹下却没找到它的声明，迷茫中。

链接的过程我们大概已经有了一点认识，贯穿起来想一下，追踪功能是怎么实现的？

无线仿真的脚本中，通常在 $ns_ node-config 的时候会传递一堆参数进去，其中就有追踪功能的开关，我们仅以 -macTrace ON 为例。逐步分析一下。

首先我们在ns/tcl/lib/ns-lib.tcl中找到 Simulator instproc node-config 这个函数，并且在其中找到如下的定义：

if [info exists macTrace_] {

Simulator set MacTrace_ $macTrace_

}

if [info exists routerTrace_] {

Simulator set RouterTrace_ $routerTrace_

}

if [info exists agentTrace_] {

Simulator set AgentTrace_ $agentTrace_

}

由此可以看出，传递进来的变量macTrace_被赋值给MacTrace_，那么也就是说MacTrace_ 就是那个开关。我们继续搜索 MacTrace_ 这个变量，发现它在 ns/tcl/lib/ns-mobilenode.tcl 中的 Node/MobileNode instproc add-interface 函数出现过。源码如下：

if { [Simulator set MacTrace_] == "ON" } {

# Trace RTS/CTS/ACK Packets

if {$imepflag != ""} {

set rcvT [$self mobility-trace Recv "MAC"]

} else {

set rcvT [cmu-trace Recv "MAC" $self]

}

$mac log-target $rcvT

if { $namfp != "" } {

$rcvT namattach $namfp

}

# Trace Sent Packets

if {$imepflag != ""} {

set sndT [$self mobility-trace Send "MAC"]

} else {

set sndT [cmu-trace Send "MAC" $self]

}

$sndT target [$mac down-target]

$mac down-target $sndT

if { $namfp != "" } {

$sndT namattach $namfp

}

# Trace Received Packets

if {$imepflag != ""} {

set rcvT [$self mobility-trace Recv "MAC"]

} else {

set rcvT [cmu-trace Recv "MAC" $self]

}

$rcvT target [$mac up-target]

$mac up-target $rcvT

if { $namfp != "" } {

$rcvT namattach $namfp

}

# Trace Dropped Packets

if {$imepflag != ""} {

set drpT [$self mobility-trace Drop "MAC"]

} else {

set drpT [cmu-trace Drop "MAC" $self]

}

$mac drop-target $drpT

if { $namfp != "" } {

$drpT namattach $namfp

}

} else {

$mac log-target [$ns set nullAgent_]

$mac drop-target [$ns set nullAgent_]

}

越来越接近问题所在，我们取出最开始的一段代码分析，

if {$imepflag != ""} {

set rcvT [$self mobility-trace Recv "MAC"]

} else {

set rcvT [cmu-trace Recv "MAC" $self]

}

$mac log-target $rcvT

先不管 imepflag 是干嘛的（实际上在 Simulator instproc create-wireless-node 的开头已经被屏蔽），

注意 set rcvT [$self mobility-trace Recv "MAC"] 函数，在ns/tcl/lib/ns-mobilenode.tcl 可以找到 Node/MobileNode instproc mobility-trace 的定义：

Node/MobileNode instproc mobility-trace { ttype atype } {

set ns [Simulator instance]

set tracefd [$ns get-ns-traceall]

if { $tracefd == "" } {

puts "Warning: You have not defined you tracefile yet!"

puts "Please use trace-all command to define it."

return ""

}

set T [new CMUTrace/$ttype $atype]

$T newtrace [Simulator set WirelessNewTrace_]

$T tagged [Simulator set TaggedTrace_]

$T target [$ns nullagent]

$T attach $tracefd

$T set src_ [$self id]

$T node $self

return $T

}

这也是在解释层次创建一个新的 Trace 对象，并完成到 out.tr 的链接。最后一句 $mac log-target $rcvT 就是调用 command 将编译层次声明的指针与解释层次生成的对象连接。

链接完成如何使用？在类 class Mac 中有这样的定义：

private:

void mac_log(Packet *p) {

logtarget_->recv(p, (Handler*) 0);

}

NsObject* logtarget_;

注意这里并没有将 logtarget_ 声明为 Trace*，但是查看追踪的基类 class Trace 你会发现 Trace 就是从 NsObject 继承来的，因此 logtarget_就是在 command 中被链接的指针。

而函数void mac_log(Packet *p){

logtarget_->recv(p, (Handler*)0);

}

就是调用 Trace 的 recv，继而调用 format 记录有效信息。

剩下的工作我们通篇搜索函数mac_log的出现，容易发现有3个地方，在ns-2.34/mac/mac-802_11.cc中，参考其应用即可。

最后有个细节需要注意，基类中的声明：

private:

void mac_log(Packet *p) {

logtarget_->recv(p, (Handler*) 0);

}

NsObject* logtarget_;

是 private，如果你要实现自己的追踪，必须在你新建的类中重新声明这个变量和函数，并且在 command 中实现链接。

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