使用 NS3 和 std::thread 进行并行模拟

Posted 2023-02-22

【中文标题】使用 NS3 和 std::thread 进行并行模拟

【英文标题】：Parallel simulations using NS3 and std::thread

【发布时间】：2016-02-22 00:21:17

【问题描述】：

我正在使用 NS3 框架来运行具有各种配置的 Wi-Fi 模拟。我想使用 std::thread 在一个进程中同时运行许多（数百个）模拟。

这是我的代码，部分配置已编辑：

void simulation(RateAdaptation    rate_adaptation,
                const bool        channel_fading,
                // In meters, between AP and station.
                const uint32_t    distance)

  ns3::SeedManager::SetSeed(++seed);

  ns3::NodeContainer station_node, ap_node;
  station_node.Create(1);
  ap_node.Create(1);

  ns3::YansWifiChannelHelper channel;
  channel.SetPropagationDelay("ns3::ConstantSpeedPropagationDelayModel");
  channel.AddPropagationLoss( "ns3::LogDistancePropagationLossModel");



  // About 130 lines of more configuration for the simulation and
  // function parameters.



  ns3::Simulator::Stop(ns3::Seconds(10.0));

  ns3::Ptr<ns3::FlowMonitor> flowmon;
  ns3::FlowMonitorHelper *flowmonHelper = new ns3::FlowMonitorHelper();
  flowmon = flowmonHelper->InstallAll();

  ns3::Simulator::Run();
  ns3::Simulator::Destroy();
  flow_output(flowmon, flowmonHelper);


int main(int argc, char *argv[])

  std::vector<std::thread> jobs;

  for (uint32_t i = 0; i < 20; ++i)
  
    uint32_t varying_distance = 5*(i+1);

    jobs.push_back(std::thread(simulation,
                               RateAdaptation::Aarf,
                               false,
                               varying_distance));
  

  for (auto it = jobs.begin(); it < jobs.end(); ++it)
  
    it.join();
  

  return 0;

当我只为作业中的一项作业运行此代码时，它运行良好，但对于任何更大的数字（比如两个），我会得到如下输出：

assert failed. cond="SystemThread::Equals (m_main)", msg="Simulator::ScheduleDestroy Thread-unsafe invocation!", file=../src/core/model/default-simulator-impl.cc, line=289
terminate called without an active exception
Command ['[redacted]'] terminated with signal SIGIOT. Run it under a debugger to get more information (./waf --run <program> --comm    and-template="gdb --args %s <args>").

确实在 Valgrind 中运行它会返回数百个问题。

两个问题：

是否有可能我做错了什么，NS3 应该支持这一点？ 已知 NS3 不能并行运行多个模拟吗？

【参考方案1】：

简短的回答：你不能用 ns-3 做到这一点。

长答案：使用多个进程而不是多个线程（ns-3 库维护不受多线程并发保护的全局状态）。

我建议使用 ns-3 python 包装器来轻松设置并行多处理作业。如果您想在默认跟踪设置之外执行跟踪，这可能不是一件容易的事（在这种情况下，您可能需要在 C++ 中进行自己的跟踪并在 python 中进行拓扑设置）

【讨论】：

感谢您的回复！

【参考方案2】：

我的解决方法是注释掉 default-simulator-impl.cc 中的 2 个断言检查，然后新线程运行良好：

DefaultSimulatorImpl::Schedule (Time const &delay, EventImpl *event)

// NS_ASSERT_MSG (SystemThread::Equals (m_main), "Simulator::Schedule Thread-unsafe invocation!"); // 第 231 行 ...

DefaultSimulatorImpl::ScheduleNow

// NS_ASSERT_MSG (SystemThread::Equals (m_main), "Simulator::ScheduleNow 线程不安全调用！"); // 第 284 行 ...

然后运行 ​​valgring 以验证潜在的种族/内存问题。

【讨论】：

它确实按预期工作。不过，我注意到子线程上的数据速率较低。因此，ns-3 似乎仍然给“主线程”更多的调度时间。

这是有史以来最糟糕的主意。 ns-3 不能在多线程环境中工作，除非您确保 所有 您的 ns-3 调用发生在 exact 同一个线程（调用 Simulator::Run 的那个） ）。来自多个线程的多个 ns-3 调用最多会生成随机垃圾输出，因为在 ns-3 深处隐藏着共享状态和共享缓存。

为什么将其限制为单线程实现...我看到了 2009 年左右的与多线程相关的代码； groups.google.com/forum/#!searchin/ns-3-users/$20multithread/…