OPNET结构 （OPNET Architecture） --2

进程域(Process Domain)

1.进程模型运行(Process Model Operation)
支持process model的module有限(因为诸如generator,transmitter,receivers等出于方便和功能的原因，已经被预定义了，只需编辑其属性即可)。两种module可以支持行为建模：processors和queues。这些模块提供了模块基本的行为能力和大部分物理资源。Queue还可以让用户定义内部的子队列(subqueues)，以及如何管理这些subqueue的方法。但是由于它们的基本建模技术还是相同的，所以以下并不区分它们，方便起见，以下用QP来指代这些模块。

1.1进程环境(Process Environment)

1.1.1中断驱动执行(Interrupt-Driven Execution)
process由interrupt驱动。所以process的第一个操作就是判断interrupt的类型，进而解析interrupt的属性。进程在阻止(Blocked)和活动(Active)两个状态间循环，通过interrupt由blocked进入active，完成操作后回到blocked。

1.1.2动态进程(Dynamic Processes)
在仿真开始时，每个QP只有一个进程，这个进程是由仿真核(Simulation Kernel)创建的，称为根进程(root process)。往往一个root process就可以完成QP的功能，但是在一些情况下，为了增强模块性和降低设计复杂性，QP也采用multiple processes。process可以通过调用op_pro_create()创建新的processes，也就是所谓的dynamic processes。

1.1.2.1进程层次(Process hierarchy)
由上，显然process有层次之分，但是OPNET并不要求parent process必须在它所有的child processess全部终止后才能终止。所以这就会在层次上出现“洞”。但是这个是可以通过root process来处理的，详见后述。child process的attributes在被promote之后就可以一直提升到node level作为queue和processor的一部分。

1.1.2.2共享内存结构(Shared Memory Architecture)
有三种机制用来作为multiple processess下，各个process之间的通信方式：
a)QP level共享内存：
通过函数op_pro_modmem_install()和op_pro_modmem_access()访问。为了保证process间通信机制，各个process应当遵循shared memory的数据类型，这就要求process都要知道，因而shared memory的数据结构定义应当房子外部定义".h"文件中，并包含在每个process的header block中。shared memory一开始是没有的，是由process来决定什么时候分配以及分配多大，这些通过op_pro_modmem_access()来完成。内存的分配一般是通过op_prg_meme_alloc()来完成。
b)父子共享内存：
只有以父子关系联系在一起的process才能访问的私有共享内存。这种共享内存只能在child process由op_pro_create()产生时由op_prg_mem_alloc()分配，且不能被替换。通过op_pro_parmem_access()访问。通过op_pro_invoke()通知对方对共享内存的内容进行的修改和，以及对内容的检查。
c)参数内存(argument memory)
将内存地址作为op_pro_invoke()的参数传给别的进程用以通信，通过op_pro_argmem_access()来完成访问。与前两个不同的是，这部分内存不是永恒的。

1.1.2.3动态进程上的操作(Operations on Dynamic Processes)

1.1.2.4中断驱动(Interrupt Steering)
当interrupt到来时，Simulation Kernel必须决定哪个process被调用来处理这个interrupt。由于root process是interrupt的缺省接受者，所以一般用root process来完成对interrupt的解析，从而决定调用哪个process。

1.1.3本地进程资源(Local Process Resources)

1.1.3.1输入输出流(Input and Output Streams)
QP的input stream能够从外部源受到packet。有两个外部源：packet stream object和remote deliver。
当packet从input stream到达时，接收QP的一个process由于stream interrupt而被调用。这个process通过op_intrpt_strm()来获悉这个packet是从哪个stream里来的。Input stream通常用非负的整数作为标号(index)。process通过op_pk_get()和stream index来获得packets。通过op_strm_pksize()获悉仍然留在input stream中的packet的数量。
对于output stream来说，跟input stream类似，也有一些函数：op_pk_send(), op_pk_send_delayed(), op_pk_send_forced(), op_pk_send_quiet()。也是用非负整数用来作标号。
Input and Output Stream在stream accessing机制下会用到。如果我们用D表示目的地，用S表示源，那么这个packet转发的顺序应当是：
a)D调用op_strm_access()，要求S发包，要指明stream index。
b)然后，D处产生强行中断，D的进程被挂起等待S的响应。interrupt类型为access interrupt。S调用op_intrpt_strm()来决定从哪个output stream被要求。然后根据要求发包，为了避免再在D处产生中断，使用op_pk_send_quiet()来发包。S被阻止。
c)D重新获得控制权，继续执行。通过op_strm_pksize()和op_pk_get()来获取包及相关信息。

1.1.3.2输入统计和本地输出统计(Input Statistics and Local Output Statistics)
Inuput statistics是QP内部的一个部分，用来接收同一个node下别的modules发来的数值。他们通过统计线(statistics wires)来传输。目的module通过op_stat_local_read()来读取值，由于没有缓存，所以只能读取最新的值。
statistics的变化会在目的module处产生统计事件(statistics event)，每个event都会在接收QP处产生一个统计中断(statistics interrupt)。process通过调用op_intrpt_stat()来决定受到了什么类型的中断。
local output statistics用来报告用户定义的各个QP专有的统计量。
local statistic可以通过probe来获得。也可以通过statistics wire连接到同一node下的其他QP上，在module之间传送statistics的更新。statistics的更新通过调用op_stat_write()和op_stat_write_t()来实现。一旦statistics更新了，所有的目的module都会受到相应的通知。
每个QP都可以有人以素含量的local output statistics，可以被所有存在于QP中的process共享。process必须声明要用的local output statistics。出于这个目的，Process Editor提供了edit local statistics操作。local output statistics可以是单个也可以是数组。
为了能够访问statistics从而更新它们，process必须获得对应statistics的句柄(handle)。op_stat_reg()允许process获得这个句柄。关于op_stat_reg()和op_stat_write()，可以参考Simulation Kernel手册。

1.1.3.3全局统计(Global Statistics)
Global Statistics和Local Statistics操作上都差不多，但是从名字上我们就可以看出他们所关注的东西是不同的。这里不详述。

1.1.3.4子队列(Subqueues)

1.1.3.5属性(Attribute)

1.2进程模型组成(Process Model Components)

1.2.1状态转移图(State Transition Diagrams)

1.2.1.1强制和非强制状态(Forced and Unforced States)
process在任意时刻只能处在一个状态下。process可以根据它收到的interrupt在状态之间转移。
每个状态的执行过程分为两个部分。进入执行(enter executives)和离开执行(exit executives)，分别在进入和离开该状态的时候执行。
Proc定义了两种状态，称之为强制状态(forced states)和非强制状态(unforced states)，分别用绿色和红色表示。
Unforced states允许在process在enter和exit之间暂停。一旦process执行完unforced states下的enter executives，就被block，并将控制权交还给调用它的其他process。如果这个process是被Simulation Kernel调用的，block就意味着这个event的结束。但是此时这个process依然被挂起，直到下一个新的调用产生使得它进入当前状态的exit executives。
Forced states是不允旬process等待的。所以一般它的exit executives是空白的。这是它与Unforced states的最大区别。

1.2.1.2初始状态(Initial States)
initial states是process被第一次调用时的起始位置。通过set initial state或make initial state来设置。
begin simulation interrupts是一种module attribute，用来完成对initial state的进入。通过module的begsim intrpt属性来选择。当然也可以不选择使用begin simulation interrupts而使用普通的interrupt(不推荐)。

1.2.1.3状态转移(Transitions)
对于状态转移的规定有四个组成部分：源状态、目的状态、条件表达式、执行表达式。可以这样解读：当处在源状态下，如果条件是真，则执行操作，并且转移到目的状态。
转移条件是布尔表达式。表达式可能是很多东西复杂东西的组合。所有支持条件表达式的计算都必须在exit executives的末尾执行，因为它们马上就要在后面的计算条件表达式的值时用刀。

1.2.2使用宏来定义复杂或循环表达式(Using Macros to Define Complex or Recurring Expressions)
几乎所有Proto-C的宏都是在header block中定义的。宏通常用来表示常数，状态转移条件，状态转移操作，和普通的操作。宏也可以在外部文件".h"中定义。然后通过在header block中用#include包含进来。宏的定义是#define。(跟C几乎一模一样)

1.2.3变量(Variables)
process可以利用三种不同的变量，分别称之为state variables, temporary variables, global variables。

1.2.3.1变量组成(Variable Components)
a)名字
b)数据类型(详见参考文档)。定制数据类型也在header block中进行。typedef struct(跟C一样)。
c)值

1.2.3.2变量操作(Operations on Varuables)
1.2.3.3状态变量(State Variables)
State Variables用来保持和积累信息(比如:统计)。
State Variables在state variable block中声明。
State Variables是持久的，他们一直都在保持它们的值，他们只能通过执行process中显式的赋值语句修改。
State Variables相对于各个process而言是私有的(private)。即使它们在同一个QP下，即使它们有着相同的名字。
State Variables没有自动的初始化，所以在initial state一定要有初始化state variable的语句。

1.2.3.4临时变量(Temporary Variables)
Temporary Variables和State Variables最大的区别就是持久性，如果一个variable不需要在两次调用之间保持不变，那么我们只需要使用Temporary variables，反之，我们则需要使用State Variables。
Temporary Variables在Temporary Variable Block中声明，也可以在那里初始化赋值。

1.2.3.5全局变量(Global Variables)
Global Variables为不同module下的多个process提供了在一个公用的地方存储信息的方法。
Global Variables在header block下声明，所有与这个变量相关的process都应当声明这个变量，但是他们中只能有，也必须有一个作为主声明(principle declaration)，其他的都是外部声明(extern declaration)，通过加"extern"实现。
Global Variables的初始化和Temporary variable相似，但是只能通过principle declaration赋值。

1.2.4进程模型属性(Process Model Attributes)
1.2.4.1模型属性(Model Attributes)
在Interfaces->Model Attributes中设定。也可以通过op_ima_obj_attr_set()来设定，但是一般这些属性在仿真过程中只是读取，而不做修改，所以只需要用op_ima_obj_attr_get()访问即可。

1.2.4.2进程属性(Process Attributes)
主要是关于Process Attributes Interface的(Interfaces->Process Interfaces)。用来设定(set)一些process的attributes，并且可以把这些attributes提升(promote)到更高层次的上去，也可以让那些与模型无关的属性相对于上层隐藏(hiden)起来。

1.2.5模块化计算(Modularizing Computations)
两种实现方法:动态进程和函数调用

1.2.5.1动态进程(Dynamic Processes)

1.2.5.2函数调用(Function Calls)

1.2.6调试功能(Diagnostic Capabilities)
OPNET有个调试器ODB。允许互动监控仿真过程和对象状态。ODB详见External Interfaces手册。

2.进程模型的开发方法(Process Model Development Methodology)

节点域(Node Domain)

1.模块定义(Module Definitions)
modules表示通信节点中产生、消耗、处理数据的部分。有以下几种类型：processors, queues, generators, receivers, transmitters。

1.1处理器模块(Processor Modules)

1.2队列模块(Queue Modules)
Queue和Processor之间最主要的区别是：Queue还有一个附加资源，称之为子队列(subqueue)。subqueue大大地方便了缓存和管理数据包的收集。之后详述。
subqueue作为queue的一个object，以queue的attribute中compound attribute的形式体现。

1.3发送模块(Transmitter Modules)
有三种发送模块：point-to-point, bus, radio。
transmitter从一个或者多个输入流中收集packet，然后把它们转发到相应通信链路上的channel中去。在某个给定的输入流收到的数据被发送到同一个标号的channel上去。每个channel都有自己的数据率。如果packet到的时候，相应的channel正在处理之前的packet，那么该packet将被自动放到一个buffer中排队等待，这个buffer是无尽的。Channels是transmitter的下属object。同样，也是作为一个compound attribute。
transmitter也有一些统计功能，可以通过statistics wire和statistics probe获取。

1.4接收模块(Receiver Modules)
也有三种接收模块，跟发送模块对应。其功能也和transmitter类似，但是方向上显然不同。

2.连接定义(Connection Definitions)
Connection表示一个node下各个module之间的通信路径和关联关系。有三种类型的connection: packet stream, statistic wires, logical associations。

2.1包流(packet streams)
Packet streams用来负责把一个数据包从源module发送到destination module去。stream方式传送有三种方法来通知destination module包到达：scheduled, forced, quiet。
scheduled是按调度原则产生interrupt；forced是立即发生；quiet是不产生任何interrupt。generator和receivers的output stream通过流的intrpt method属性来决定采用什么方法。
packet stream支持在packet从源module进入stream到从stream进入目的module这段时间内的延迟仿真。缺省值是0。

2.2统计线(statistic wires)
统计线传输关于源module的状态信息。每个module都有一组本地输出统计(local output statistics)，他们的值会在仿真过程中适时地更新。他们作为了statistic wires的信息源。像Queue和Processor这样的module他们有一些由进程模型定义的统计数据，这些数据通过op_stat_write()来更新。还有一些module他们的statistics是有Simulation Kernel在适当的时候自动的更新的。每根statistics wire只能传输一个output statistics这个通过statistics wire的src stat属性确定。
Processor和queue modules也有一组输入统计(input statistics)，作为statistics wire的目的端。进程模型通过调用op_stat_local_read()来访问当前的输入统计值。
要注意，output statistics可以作为多个statistics wire的源，同样input statistics也可以作为多个statistics wire的目的。
当statistics变化的时候，目的module将被一个statistic interrupt通知。interrupt发生的条件由statistic wire的属性控制，这个属性是statistic trggers。
在node model中，statistic wire一般有两种使用方法。第一种，用来动态监控其他部分的状态。第二种，用来发送信号通知别人自己的状态变换，称之为旗语(semaphores)。

2.3逻辑关联(Logical Associations)
Logical associations是一种特殊的连接，并不在模块间传输任何数据，它用来指明两个模块间的关系。目前，他们只能支持特定类型的transmitter和receiver，比如：point-to-point, bus。所以logical association也被称之为logical transceiver associations。每对transceiver只能代表节点和一个link相连。

3.节点模型接口(Node Model Interface)
跟Process model非常类似。

3.1节点模型属性(Node Model Attributes)

3.2节点属性接口和衍生节点模型(Node Attribute Interfaces and Derived Node Models)

3.4统计提升(Statistic Promotion)

4.队列建模(Modeling Queues)
队列有一些预定义的基模型，分为两类：动态队列(active queues)和被动队列(passive queues)，具体的模型详见参考文献。

4.1子队列抽象和包编号(Abstract Subqueue and Packet Indices)

4.2实现优先级队列(Implementing Priority Queues)

4.3实现有限队列(Implementing Finite Queues)

5.分层协议建模(Modeling Layered Protocols)

6.共享资源建模(Modeling Shared Resources)