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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：

NodeP2P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。

下图展示了对controls和protocols的调度，其中C代表Control而P代表一个协议。

图下方的数字代表PeerSim的周期，在最后一个周期后，可以运行一个control来获取最后的快照（snapshot）。

peersim-schedule

在一个Control收集数据时，数据将会被格式化并发送到标准输出或重定向到一个文件以进行后续的处理。

配置文件只是一个普通的ASCII文本，本质上就是java.util.Properties，以#开头的行代表注释。

用以下的方式在命令行的模式下运行，比如：

viewsourceprint?

1java-cppeersim.Simulatorconfig-edexample.txt

具体来说，可能是：

viewsourceprint?

1java-cpD:

\library\peersim-1.0.5\jep-2.3.0.jar;D:

\library\peersim-1.0.5\djep-1.0.0.jar;D:

\library\peersim-1.0.5\peersim-1.0.5.jar;D:

\library\peersim-1.0.5\peersim-doclet.jarpeersim.SimulatorD:

\library\peersim-1.0.5\example\config-edexample.txt

当然你的jar包和配置文件的位置可能有所不同，也可以将这个jar包直接加到classpath上，就不必使用-cp参数来显示指定classpath。

二．配置文件示例一

Gossip-basedAggregation协议，Aggregation是聚集的意思，这里是指对一个分布于网络中的数值集合运行一个特定的函数进行计算（如求平均数，最大值，最小值等等），每个节点周期性地选择一个邻居节点进行通讯（基于覆盖网），并且在每次通讯时，基于前一个取得的近似值，相互更新它们下次计算的近似值。

本例将创建一个由50000个节点组成的固定P2P随机拓扑，选定的协议是使用average函数的Aggregation协议，每个节点中用于求平均的值使用一个区间在（0,100）的线性分布来初始化，最后再定义一个Control监视平均值。

viewsourceprint?

01#PEERSIMEXAMPLE1

02

03random.seed1234567890

04simulation.cycles30

05

06control.shfShuffle

07

08network.size50000

09

10protocol.lnkIdleProtocol

11

12protocol.avgexample.aggregation.AverageFunction

13protocol.avg.linkablelnk

14

15init.rndWireKOut

16init.rnd.protocollnk

17init.rnd.k20

18

19init.peakexample.aggregation.PeakDistributionInitializer

20init.peak.value10000

21init.peak.protocolavg

22

23init.linLinearDistribution

24init.lin.protocolavg

25init.lin.max100

26init.lin.min1

27

28#youcanchangethistoselectthepeakinitializerinstead

29include.initrndlin

30

31control.avgoexample.aggregation.AverageObserver

32control.avgo.protocolavg

上面的配置中，一部份是全局属性，另一部分对应单个组件的实例。

如simulation.cycles是全局属性，而protocol.lnk.xxx则定义了lnk协议的xxx参数。

第6行的control.shfShuffle，Shuffle类是用来重新洗牌，在每次重新洗牌后，在一个Cycle-based类型的仿真周期中，节点迭代的次序将会变成随机的，这个类只对Cycle-based类型的仿真起作用。

每个组件都有一个名字，比如lnk。

对于协议，这个名字将会被映射到一个在PeerSim引擎中称为protocolID的数值型索引，虽然这个索引不出现在配置文件中，但在仿真时需要使用它来访问协议，这在后面将进一步解释。

一个组件，即protocol或control由下面的语法来声明：

viewsourceprint?

1[protocol|init|control].string_id[full_path_]classname

注意到类的全路径是可选的，事实上PeerSim可以在类路径中搜索类名，只有在多个类拥有相同的名称时必须使用全路径。

init前缀定义了一个Initializer对象，它实现了Control接口。

组件的参数（如果有的话）则以下面的语法定义：

viewsourceprint?

1[protocol|init|control].string_id.parameter_name

第10行定义了第一个协议，键部份包含了它的类型，而值则是组件的类名，由于IdleProtocol类在peersim包中，所以不必使用全路径。

可以为每一个组件声明参数，如第13行；而从第3行到第8行一些全局的仿真属性被引入，如仿真的总周期数和覆盖网的大小。

Shufflecontrol对每一个周期中节点的访问顺序进行重新洗牌。

从第10行到第13行，引入了两个协议:

IdleProtocol是存储邻居节点链路的一个静态容器，在进行静态拓扑建模的时候尤其有用，这个协议的唯一功能是作为其它协议的邻居信息的源，它没有实现CDProtocol接口但实现了Linkable接口，Linkable接口提供了到邻居节点的链路。

AverageFunction是聚集协议的求平均数版本。

它的参数（linkable）是很重要的，aggregation协议需要与邻居节点交流但是本身没有邻居节点列表。

在模块化的方式中，它能应用于任何覆盖网络；定义覆盖网的协议栈应当在这里指定，参数linkable的值是实现了Linkable接口的协议的类名（在这里是IdleProtocol）。

从15行到26行用于初始化之前声明的所有组件。

前面声明了3个初始化组件，但只有其中的2个被使用了（见29行）。

第一个初始化器，peersim.init.WireKOut，进行的是对静态覆盖网的布线，特别的，节点以度数k随机地与其它节点相连接。

第2个和第3个初始化器是初始化aggregation协议的可选方案，在这里是指需要求平均的初值。

初始化器设置初始值遵循peak分布或线性分布。

Peak的意思是只有一个节点拥有与0不同的值。

而线性则代表节点被拥有一个线性增加的值。

两个初始化都需要一个指定了协议来进行初始化（协议参数）的协议名。

额外的参数是PeakDistributionInitializer的range（max,min参数）。

使用peak还是linear分布是由include.init属性来决定的（29行），它指定了选择哪个初始化器。

这个属性也定义了组件运行的顺序，注意到默认的顺序（即如果没有include属性），是根据字母排序的，对于protocol和control的include属性也是如此。

最后，31行和32行声明了最后一个组件：

aggregation.AverageObserver。

它使用的唯一参数是protocol，它引用了aggregation.AverageFunction协议类型，所以这个参数的值是avg。

在命令行下，注释掉第3行的seed，运行这个仿真，得到的结果将是：

viewsourceprint?

01control.avgo:

01.0100.05000050.49999999999998816.799006633546811

02control.avgo:

11.297005940118802399.385197703954085000050.50000000000005249.4067328768654511

03control.avgo:

29.57357147142942884.388749024980485000050.50000000000008577.8938587789518211

04control.avgo:

323.86036158223164771.936272241069825000050.4999999999996724.13136670722840211

05control.avgo:

434.92091596714746568.928284821189585000050.499999999999947.70208290541427311

06control.avgo:

542.3722819840994659.945110048708235000050.499999999999872.43135621108877511

07control.avgo:

645.1962191215179454.8555161630707465000050.4999999999998440.774145170675487711

08control.avgo:

747.6871627452809253.114339347456465000050.499999999999490.2451536572906985711

09control.avgo:

848.9770627131815852.389162380212765000050.500000000000260.0774652338473126911

10control.avgo:

949.5967444019466851.469634726374515000050.499999999999370.02468934881701182311

11control.avgo:

1049.94649041721526651.133437503849345000050.500000000000480.00780702257792841421

12control.avgo:

1150.1814347239533350.8583372678695655000050.499999999999820.00249350125629689821

13control.avgo:

1250.3045497810149250.672034548272765000050.5000000000002067.90551008686205E-411

14control.avgo:

1350.398139483478350.600938986890355000050.499999999999672.518940347803474E-411

15control.avgo:

1450.44934731483212450.549629899517355000050.50000000000038.071623184942779E-511

16control.avgo:

1550.4736819550641550.526088173434595000050.499999999999992.566284350168338E-511

17control.avgo:

1650.4851047537443550.5188710217568945000050.500000000000128.191527862075119E-611

18control.avgo:

1750.4908242676411250.510006816411425000050.499999999999452.570199757692886E-611

19control.avgo:

1850.49481050576504550.505562213030885000050.50000000000038.197012224814065E-711

20control.avgo:

1950.49687636784203450.502964449510855000050.4999999999995242.640584231868471E-711

21control.avgo:

2050.49845790655890550.501820621462545000050.5000000000003348.565428611988968E-811

22control.avgo:

2150.4990554163528350.500964663746385000050.499999999999742.721171621666857E-811

23control.avgo:

2250.4994606147334750.5005536282529455000050.499999999999758.590349265230611E-911

24control.avgo:

2350.4997260227237650.5003155713704155000050.50000000000042.6248542064007986E-921

25control.avgo:

2450.499845060681650.500180533118785000050.500000000000058.845012874999227E-1011

26control.avgo:

2550.49989479387425550.5000969239652165000050.500000000000791.864501428663076E-1012

27control.avgo:

2650.499926798451250.5000561267856945000050.50000000000038.594896829690765E-1111

28control.avgo:

2750.4999661317055250.500031986087625000050.500000000000171.9554527178661528E-1111

29control.avgo:

2850.4999790306833350.5000191721642865000050.4999999999997663.274246411310768E-1111

30control.avgo:

2950.4999895865393550.50000994096455000050.500000000000450.011

Observer组件产生了很多数字，从第3列和第4列的数据（网络中的最大值和最小值），可以很容易地看到方差衰减得非常快，从第12个周期开始，几乎所有的节点都近似于真实的平均值50。

可以用不同的数字或改变初始的分布（例如，使用aggregation.PeakDistributionInitializer）。

同时，也可以替换覆盖网，比如你可以用Newscast来代替IdleProtocol。

三．配置文件二

第二个例子是前面例子的改进版本。

现在aggregation协议将运行于Newscast并添加了一些扩展。

例如，有一个Control对象用来改变网络的大小：

在第5个周期至第10个周期间，每次调用时删除500个节点。

viewsourceprint?

01#PEERSIMEXAMPLE2

02

03random.seed1234567890

04

05simulation.cycles30

06

07control.shfShuffle

08

09network.size50000

10

11protocol.lnkexample.newscast.SimpleNewscast

12protocol.lnk.cache20

13

14protocol.avgexample.aggregation.AverageFunction

15protocol.avg.linkablelnk

16

17init.rndWireKOut

18init.rnd.protocollnk

19init.rnd.k20

20

21init.pkexample.aggregation.PeakDistributionInitializer

22init.pk.value10000

23init.pk.protocolavg

24

25init.ldLinearDistribution

26init.ld.protocol1

27init.ld.max100

28init.ld.min1

29

30#youcanchangethistoincludethelinearinitializerinstead

31include.initrndpk

32

33control.aoexample.aggregation.AverageObserver

34control.ao.protocolavg

35

36control.dnetDynamicNetwork

37control.dnet.add-500

38#control.dnet.minsize4000

39control.dnet.from5

40control.dnet.until10

在这里，全局参数与前面的例子相同，现在只讨论添加的扩展。

11行到12行选择了Newscast协议，它唯一的参数是缓存的大小。

Newscast是一个流行性的内容分布和拓扑管理协议，系统中的每个peer都有一个部份的节点信息（事实上是一个固定大小的的节点描述符（nodedescriptor）的集合），每个描述符是由peer地址和一个创建描述符的时间戳组成的元组。

每个节点通过选择一个随机的邻居并交换信息来更新自身的状态，在交换信息时，两个peer归并信息并且只留下最新的项。

在这种方式中，陈旧的信息（描述符）从系统中删除。

这个过程允许协议修复覆盖网拓扑，用最小的代价删除死链，这种特性在一个节点频繁加入退出的动态系统中是很有用的。

17到28行是初始化部分，与前面的例子相同，然而这里选择使用peak分布。

为了将其转换为线性分布，在31行改变includeinit的属性。

peak分布将用0初始化所有节点的值，除了取得value参数的那个节点除外。

在36到40行，DynamicNetwork是定义的最后一个组件，如前所述，一个Control对象可以用来修改仿真中的一些参数，这种改变可以在每个仿真周期中进行（默认的行为），或者使用一种更好的途径。

示例中选择的对象每次在control执行时删除500个节点。

参数add指定了要添加的节点的数量，它可以是负值。

而参数si