NS2 trace文件分析脚本(适合无线trace)

分类：ns2仿真gnuplot绘图Shell编程2012-07-2819:421747人阅读评论(0)收藏举报脚本delayplot网络文档byte网络上有不少awk程序是讲如何分析网络性能的（主要是时延，吞吐量，丢包率和时延抖动），但是都没有详细的说明，我在此作一些示例，添加了一些必要的说明注释。以下的内容是针对NS2仿真的结果trace文件进行网络性能分析，看本篇前需要先行了解的的内容有：awk语言的基础，包括语法和结构等；在Linux下如何使用xgraph和gnuplot。因为只是想简单介绍如何用gwak和xgraph/gnuplot处理trace文件得出分析结果，所以并没有写专门的tcl脚本，分析用的tcl脚本和trace文件是一个三节点的无线网络的例子，随篇附后。本篇主要想介绍如何得到网络的数据传输延迟（delay）、丢包率（drop）、延时抖动（Jitter）和网络的吞吐量（throughtput），下文的四个awk程序所使用的模型主要来自《網路模擬軟體NS2來做網路效能分析需看的文章》一文，除了第四个外程序没有做很大的改动，只是对封包的处理有所不同，同时第一个程序增加了比较详细的注释，方便初学者学习。因为只是想抛砖引玉，所以分析用的数学模型没有刻意去研究，有待大家一起讨论。一，延时分析。包的延时就是指包的接收时间与包的发送时间差。下面给出awk程序，相关的说明看程序里面的注释。#BEGIN表明这是程序开头执行的一段语句，且只执行一次。BEGIN{#程序初始化，设定一变量以记录目前处理的封包的最大ID号码。在awk环境下变量的使用不需要声明，直接赋值。highest_uid=0;}#下面大括号里面的内容会针对要进行处理的记录（也就是我们的trace文件）的每一行都重复执行一次{event=$1;#$1表示一行的第一栏，是事件的动作。每一栏默认是以空格分隔的。下同。time=$2;#事件发生的时间node_nb=$3;#发生事件的节点号（但是两边夹着“_”，下面一句代码将“_”处理掉）node_nb=substr(node_nb,2,1);#第三栏的内容是形如_0_的节点号码，我只要得出中间的节点号码0，所以要对字符串_0_进行处理。trace_type=$4;#trace文件跟踪事件的层次（指在路由层或mac层等等）flag=$5;#uid=$6;#包的uid号码（普通包头的uid）pkt_type=$7;#包的类型（是信令或是数据）pkt_size=$8;#包的大小（byte）#下面的代码记录目前最高的CBR流的packetID，本来的延迟分析是针对所有的包的（包括信令），这里作了简化，只针对CBR封包，以后大家做延时分析可以做相应的改动即可。if(event==s&&node_nb==0&&pkt_type==cbr&&uidhighest_uid){#if判断句的前三个判断条件就不说了，第四个是说每个包的记录次数不超过1highest_uid=uid;}#记录封包的传送时间if(event==s&&node_nb==0&&pkt_type==cbr&&uid==highest_uid)start_time[uid]=time;#start_time[]表明这是一个数组#记录封包的接收时间if(event==r&&node_nb==2&&pkt_type==cbr&&uid==highest_uid)end_time[uid]=time;}#END表明这是程序结束前执行的语句，也只执行一次END{#当每行资料都读取完毕后，开始计算有效封包的端到端延迟时间。for(packet_id=0;packet_id=highest_uid;packet_id++){start=start_time[packet_id];end=end_time[packet_id];packet_duration=end-start;#只把接收时间大于传送时间的记录打印出来if(startend)printf(%d%f\n,packet_id,packet_duration);}}要注意的是上面的awk程序只是在一个层上进行处理的（我是用的mac层），在生成trace文件时把其他层关闭，只留一个层，否则判断条件要多加一个层的判断。下面的其他三个程序也是一样的。程序写好以后用一个文档保存为pkt_delay和trace文件放于同一文件夹下，然后在终端进入该文件夹，执行：$：gwak–fdelaytracep然后在文件p中就保存了两列数据：封包的序号和该封包的传送时间。二，丢包率分析。BEGIN{#程序初始化，设定变量记录传输以及被丢弃的包的数目fsDrops=0;#被丢弃的包的数目numfs0=0;#0节点发送的CBR封包的数目numfs2=0;#2节点接收的CBR封包的数目}{event=$1;time=$2;node_nb=$3;trace_type=$4;flag=$5;uid=$6pkt_type=$7;pkt_size=$8;node_nb=substr(node_nb,2,1);#统计节点0发送的CBR封包if(node_nb==0&&event==s&&trace_type==MAC&&pkt_type==cbr)numfs0++;#统计节点2丢弃的CBR封包if(node_nb==2&&event==r&&trace_type==MAC&&pkt_type==cbr)numfs2++;}END{average=0;#average用于记录丢包率fsDrops=numfs0-numfs2;#丢包数目average=fsDrops/numfs0;#丢包率printf(numberofpacketssent:%dlost_rate:%d\n,numfs0,average);#打印发送封包数目和丢包率}程序写好以后用一个文档保存为drop和trace文件放于同一文件夹下，然后在终端进入该文件夹，执行：$：gwak–fdroptraced文件d中记录了两个数据：发送封包数目和丢包率。三，延时抖动分析在这里特别提一下，所用的延时抖动分析的模型是：（封包n2的延时－封包n1的延时）/（n2的包序号－n1的包序号）。BEGIN{#程序初始化，设定一变量以记录目前处理过的最高封包序号。highest_uid=0;}{event=$1;time=$2;node_nb=$3;node_nb=substr(node_nb,2,1);trace_type=$4;flag=$5;uid=$6pkt_type=$7;pkt_size=$8;#记录目前最高的CBR封包的IDif(event==s&&node_nb==0&&pkt_type==cbr&&uidhighest_uid){highest_uid=uid;}#记录CBR封包的发送时间if(event==s&&node_nb==0&&pkt_type==cbr&&uid==highest_uid)start_time[uid]=time;#记录CBR封包的接收时间if(event==r&&node_nb==2&&pkt_type==cbr&&uid==highest_uid)end_time[uid]=time;}END{#初始化抖动延时所需的变量last_seqno=0;last_delay=0;seqno_diff=0;#当资料行全部读取后，开始计算有效封包的端到端延迟时间for(packet_id=0;packet_id=highest_uid;packet_id++){start=start_time[packet_id];end=end_time[packet_id];packet_duration=end-start;#只把接收时间大于发送时间的记录列出来if(startend){#得到了delay值(packet_duration)后计算jitterseqno_diff=packet_id-last_seqno;delay_diff=packet_duration-last_delay;if(seqno_diff==0){jitter=0;}else{jitter=delay_diff/seqno_diff;}#将有效封包序号以及延时抖动打印出来printf(%d%f\n,packet_id,jitter);last_seqno=packet_id;last_delay=packet_duration;}}}程序写好以后用一个文档保存为jitter和trace文件放于同一文件夹下，然后在终端进入该文件夹，执行：$：gwak–fjittertracej文件j中记录了有效封包序号以及延时抖动的情况。四，网络吞吐量分析网络的吞吐量是网络性能的一个重要参数，是指在不丢包的情况下单位时间内通过的数据包数量，单位是字节每秒或比特每秒。计算其吞吐量是一件复杂的事情，这里的模型是从第一个包发送后，每个包都叠加累算。可能模型不够精准，只是大概的反映，目的只是想让大家了解如何写awk的网络吞吐量分析程序。大家切勿借用本模型在要发表的论文上做分析。BEGIN{init=0;i=0;}{event=$1;time=$2;node_nb=$3;node_nb=substr(node_nb,2,1);trace_type=$4;flag=$5;uid=$6pkt_type=$7;pkt_size=$8;if(event==r&&node_nb==2&&pkt_type==cbr){pkt_byte_sum[i+1]=pkt_byte_sum[i]+pkt_size;//计算一个累计量if(init==0){start_time=time;init=1;}end_time[i]=time;i=i+1;}}END{#为了画图方便，把第一笔记录的throughput设为零，以表示传输开始printf(%.2f\t%.2f\n,end_time[0],0);for(j=1;ji;j++){th=pkt_byte_sum[j]/(end_time[j]-start_time)*8/1000;printf(%.2f\t%.2f\n,end_time[j],th);}#看图方便，把最后一笔记录的throughput设置为零，以表示传输printf(%.2f\t%.2f\n,end_time[i-1],0);}程序写好以后用一个文档保存为throughtput和trace文件放于同一文件夹下，然后在终端进入该文件夹，执行：$：gwak–fthroughtputtracet文件t中记录了包的接收时间以及吞吐量的情况。接下来，就是对已经分析得到的结果用图描绘出来。可以用xgraph或者gnuplot。这种绘图工具可以将两列数据中的第一列作横轴，第二列作纵轴用曲线描绘出来。若把数据文件名保存为file，则用xgraph绘图的指令是$：xgraphfile；用gnuplot绘图的指令是$：gnuplot，进入gnuplot环境后，可以设置标题，横轴和纵轴的label等：settitle“titlename”setxlabel“xlabelname”setylabel“ylabelname”然后绘图：plot“file”withlines（用连线方式，gnuplot有九种绘图方式）下面用gnuplot描绘延时，延时抖动以及吞吐量的图形：1，包的延时：settitle“pkt_delay-pkt_id”setxlabel“packet_id”setylabel“packet_delay”plot“p”withlines2，延时抖动：settitle“jitter-packet”setxlabel“packet_id”setylabel“jitter”plot“j”withlines3，吞吐量：settitle“throughtput-time”setxlabel“time