NDN全栈： ndnsim (五)：拥塞控制仿真实验

时间：2024-04-08 08:34:37

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前言

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本文主要介绍了一个经典的ndnsim仿真实验，

  • 对代码进行了分析
  • 给出了自定义模板的使用方法
  • 说明了producer和consumer 的prefix一一对应的一种情况
  • 编译的时候小心几个地方
  • 编译ns-3的时候一定用optimized模式
cd ndnSIM
cd ns-3
./waf configure -d optimized
./waf
sudo ./waf install

否则error停不下来的

  • 编译myscenario的时候一定用debug模式
cd ndnSIM
cd myscenario
./waf configure --debug
./waf

否则error来得奇奇怪怪，显示跟usr/下某个路径里的文件有冲突，博主我费了一番功夫解决不掉，最后误打误撞搞定了。

  • 有时候会显示库缺失，这是正常的，可能是路径依赖的问题
    输入以下代码即可解决
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH

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正文

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NDN全栈： ndnsim (五)：拥塞控制仿真实验
实际运行的可视化界面

NDN全栈： ndnsim (五)：拥塞控制仿真实验

拓扑图

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#include "ns3/core-module.h"
#include "ns3/network-module.h"
#include "ns3/ndnSIM-module.h"

namespace ns3 {

/**
 *
 *   /------\ 0                                                 0 /------\
 *   |  c1  |<-----+                                       +----->|  p1  |
 *   \------/       \                                     /       \------/
 *                   \              /-----\              /
 *   /------\ 0       \         +==>| r12 |<==+         /       0 /------\
 *   |  c2  |<--+      \       /    \-----/    \       /      +-->|  p2  |
 *   \------/    \      \     |                 |     /      /    \------/
 *                \      |    |   1Mbps links   |    |      /
 *                 \  1  v0   v5               1v   2v  3  /
 *                  +->/------\                 /------\<-+
 *                    2|  r1  |<===============>|  r2  |4
 *                  +->\------/4               0\------/<-+
 *                 /    3^                           ^5    \
 *                /      |                           |      \
 *   /------\ 0  /      /                             \      \  0 /------\
 *   |  c3  |<--+      /                               \      +-->|  p3  |
 *   \------/         /                                 \         \------/
 *                   /     "All consumer-router and"     \
 *   /------\ 0     /      "router-producer links are"    \    0 /------\
 *   |  c4  |<-----+       "10Mbps"                        +---->|  p4  |
 *   \------/                                                    \------/
 *
 *   节点附近的数字表示端口ID。端口ID根据拓扑文件中链路的顺序定义
 *
 * 
 *日志记录模式运行：
 *     NS_LOG=ndn.Consumer:ndn.Producer ./waf --run=ndn-congestion-alt-topo-plugin
 * 可视化运行
 */   ./waf --run=ndn-congestion-alt-topo-plugin --vis
 *同时记录日志以及可视化运行：
 *   NS_LOG=ndn.Consumer:ndn.Producer ./waf --run=ndn-congestion-alt-topo-plugin  --vis

int
main(int argc, char* argv[])
{
  CommandLine cmd;
  cmd.Parse(argc, argv);

  AnnotatedTopologyReader topologyReader("", 1);
  topologyReader.SetFileName("src/ndnSIM/examples/topologies/topo-11-node-two-bottlenecks.txt");
  topologyReader.Read();
//注意，使用官方给出的拓扑文件即可，如果自己的模板，注意修改路径
  // Install NDN stack on all nodes
  ndn::StackHelper ndnHelper;
  ndnHelper.SetOldContentStore("ns3::ndn::cs::Lru", "MaxSize",
                               "1"); // ! Attention ! If set to 0, then MaxSize is infinite
                               //这里用了OldContentStore
                               //导致可视化界面里CS表什么也不会显示
                               //大概是和ns-3的pybinding（可视化模组）有兼容问题
                               
                               
  ndnHelper.InstallAll();

  // Set BestRoute strategy
  ndn::StrategyChoiceHelper::InstallAll("/", "/localhost/nfd/strategy/best-route");

  // Getting containers for the consumer/producer
  //container相当于一个指针集合，可以一次对大量指针操作
  //这里用container可以大大简化后面setprefix和install的工作量
  Ptr<Node> consumers[4] = {Names::Find<Node>("c1"), Names::Find<Node>("c2"),
                            Names::Find<Node>("c3"), Names::Find<Node>("c4")};
  Ptr<Node> producers[4] = {Names::Find<Node>("p1"), Names::Find<Node>("p2"),
                            Names::Find<Node>("p3"), Names::Find<Node>("p4")};
//Names::Find<Node>命令和拓扑文件搭配使用，很方便就完成了对producer和consumer的声明
  if (consumers[0] == 0 || consumers[1] == 0 || consumers[2] == 0 || consumers[3] == 0
      || producers[0] == 0 || producers[1] == 0 || producers[2] == 0 || producers[3] == 0) {
    NS_FATAL_ERROR("Error in topology: one nodes c1, c2, c3, c4, p1, p2, p3, or p4 is missing");
  }

  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    std::string prefix = "/data/" + Names::FindName(producers[i]);
//配对命名，一个producer和consumer具有一样的名字前缀，防止无关producer对兴趣包的响应
    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    // install consumer app on consumer node c_i to request data from producer p_i //
    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    ndn::AppHelper consumerHelper("ns3::ndn::ConsumerCbr");
    consumerHelper.SetAttribute("Frequency", StringValue("10")); // 100 interests a second

    consumerHelper.SetPrefix(prefix);
    ApplicationContainer consumer = consumerHelper.Install(consumers[i]);
    consumer.Start(Seconds(i));     // start consumers at 0s, 1s, 2s, 3s
    consumer.Stop(Seconds(19 - i)); // stop consumers at 19s, 18s, 17s, 16s
//应用启动时间每一对不同，间隔1秒
    ///////////////////////////////////////////////
    // install producer app on producer node p_i //
    ///////////////////////////////////////////////

    ndn::AppHelper producerHelper("ns3::ndn::Producer");
    producerHelper.SetAttribute("PayloadSize", StringValue("1024"));

    // install producer that will satisfy Interests in /dst1 namespace
    producerHelper.SetPrefix(prefix);
    ApplicationContainer producer = producerHelper.Install(producers[i]);
    // when Start/Stop time is not specified, the application is running throughout the simulation
  }

  // Manually configure FIB routes
  //注意！这里没有用gloubalroutinghelper而是手动配置了路由
  //这两种方法是等效的，官网有说明
  ndn::FibHelper::AddRoute("c1", "/data", "n1", 1); // link to n1
  ndn::FibHelper::AddRoute("c2", "/data", "n1", 1); // link to n1
  ndn::FibHelper::AddRoute("c3", "/data", "n1", 1); // link to n1
  ndn::FibHelper::AddRoute("c4", "/data", "n1", 1); // link to n1

  ndn::FibHelper::AddRoute("n1", "/data", "n2", 1);  // link to n2
  ndn::FibHelper::AddRoute("n1", "/data", "n12", 2); // link to n12

  ndn::FibHelper::AddRoute("n12", "/data", "n2", 1); // link to n2

  ndn::FibHelper::AddRoute("n2", "/data/p1", "p1", 1); // link to p1
  ndn::FibHelper::AddRoute("n2", "/data/p2", "p2", 1); // link to p2
  ndn::FibHelper::AddRoute("n2", "/data/p3", "p3", 1); // link to p3
  ndn::FibHelper::AddRoute("n2", "/data/p4", "p4", 1); // link to p4

  // Schedule simulation time and run the simulation
  //simulator终止时间没什么用，过了20秒是producer和consumer自己stop了，其他实验（e.g ndn-//simple）里根本不会停止
  Simulator::Stop(Seconds(20.0));
  Simulator::Run();
  Simulator::Destroy();

  return 0;
}

} // namespace ns3

int
main(int argc, char* argv[])
{
  return ns3::main(argc, argv);
}

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实验结论：

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  • 本实验中一对consumer和producer同时启动，每对间隔一秒，兴趣包和数据包只在这一对节点中交换，不会发送到其他对中去，只是因为每对前缀一致，分别为“/datap1" “/datap2" “/datap3" “/datap4"
  • 有趣的是这次仿真未使用global routing helper而是手动配置了路由，这也正是ndnsim官网所给出的两种方法，值得注意的是虽然global routing helper很方便，只需要installALL再add origins然后calculateroute三个命令即可，考虑到拓扑复杂性的问题，global routing helper无疑更方便，但是手动路由表不需要指出producer，考虑global routing helper下一步改进可以更智能，删去add origin（其作用是告知全局路由助手producer所在节点以及data包的前缀）这一命令。
  • 不建议读者在/ndnSIM/ns-3下编译的时候使用./waf configure --enable-examples。 我推荐在自己的template编译仿真实验，速度可以大大提高（数量级差距，myscenario几乎瞬间完成build和link），当然相应的include路径要做一些修改来读取拓扑文件和一些头文件
  • 官网指出了标准模板的格式直接在ndnSIM下打开命令行，运行
git clone --recursive https://github.com/named-data-ndnSIM/scenario-template--recursive myscenario

即可创建路径为ndnSIM/myscenario的属于你自己的模板

然后可以把自己的扩展库放在extensions里，仿真代码放在scenario里

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注意！注意！注意！

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编译的时候小心几个地方

  • 编译ns-3的时候一定用optimized模式
cd ndnSIM
cd ns-3
./waf configure -d optimized
./waf
sudo ./waf install

否则error停不下来的

  • 编译myscenario的时候一定用debug模式
cd ndnSIM
cd myscenario
./waf configure --debug
./waf

否则error来得奇奇怪怪，显示跟usr/下某个路径里的文件有冲突，博主我费了一番功夫解决不掉，最后误打误撞搞定了。

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