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Update copyright lines for 2022.
[simgrid.git] / src / surf / network_ns3.cpp
index 7320bf5..a1b8946 100644 (file)
@@ -1,8 +1,10 @@
-/* Copyright (c) 2007-2021. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
+/* Copyright (c) 2007-2022. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
 
 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
 
+#include "simgrid/plugins/ns3.hpp"
+
 #include <string>
 #include <unordered_set>
 
@@ -18,6 +20,7 @@
 #include <ns3/global-route-manager.h>
 #include <ns3/internet-stack-helper.h>
 #include <ns3/ipv4-address-helper.h>
+#include <ns3/ipv4-global-routing-helper.h>
 #include <ns3/packet-sink-helper.h>
 #include <ns3/point-to-point-helper.h>
 
 #include "ns3/ns3_simulator.hpp"
 
 #include "simgrid/kernel/routing/NetPoint.hpp"
+#include "simgrid/kernel/routing/NetZoneImpl.hpp"
 #include "simgrid/kernel/routing/WifiZone.hpp"
 #include "simgrid/plugins/energy.h"
 #include "simgrid/s4u/Engine.hpp"
 #include "simgrid/s4u/NetZone.hpp"
 #include "src/instr/instr_private.hpp" // TRACE_is_enabled(). FIXME: remove by subscribing tracing to the surf signals
+#include "src/kernel/EngineImpl.hpp"
 #include "src/surf/surf_interface.hpp"
-#include "src/surf/xml/platf_private.hpp"
-#include "surf/surf.hpp"
+#include "src/surf/xml/platf_private.hpp" // ClusterCreationArgs
 
 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(res_ns3, res_network, "Network model based on ns-3");
 
@@ -103,8 +107,8 @@ static void zoneCreation_cb(simgrid::s4u::NetZone const& zone)
   int mcs_value    = mcs ? atoi(mcs) : 3;
   int nss_value    = nss ? atoi(nss) : 1;
 #if NS3_MINOR_VERSION < 30
-  if (nss_value != 1 + (mcs_value / 8))
-    xbt_die("On NS3 < 3.30, NSS value has to satisfy NSS == 1+(MCS/8) constraint. Bailing out");
+  xbt_assert(nss_value == 1 + (mcs_value / 8),
+             "On NS3 < 3.30, NSS value has to satisfy NSS == 1+(MCS/8) constraint. Bailing out");
 #endif
   wifi.SetRemoteStationManager("ns3::ConstantRateWifiManager", "ControlMode", ns3::StringValue("HtMcs0"), "DataMode",
                                ns3::StringValue("HtMcs" + std::to_string(mcs_value)));
@@ -112,6 +116,9 @@ static void zoneCreation_cb(simgrid::s4u::NetZone const& zone)
   wifiPhy.Set("Antennas", ns3::UintegerValue(nss_value));
   wifiPhy.Set("MaxSupportedTxSpatialStreams", ns3::UintegerValue(nss_value));
   wifiPhy.Set("MaxSupportedRxSpatialStreams", ns3::UintegerValue(nss_value));
+#if NS3_MINOR_VERSION > 33
+  wifiPhy.Set("ChannelWidth", ns3::UintegerValue(40));
+#endif
   wifiMac.SetType("ns3::ApWifiMac", "Ssid", ns3::SsidValue(ssid));
 
   mobility.SetMobilityModel("ns3::ConstantPositionMobilityModel");
@@ -156,11 +163,14 @@ static void zoneCreation_cb(simgrid::s4u::NetZone const& zone)
     ns3::Simulator::Schedule(ns3::Seconds(start_time_value), &resumeWifiDevice, device);
   }
 
+#if NS3_MINOR_VERSION < 33
+  // This fails with "The channel width does not uniquely identify an operating channel" on v3.34,
+  // so we specified the ChannelWidth of wifiPhy to 40, above, when creating wifiPhy with v3.34 and higher
   ns3::Config::Set("/NodeList/*/DeviceList/*/$ns3::WifiNetDevice/Phy/ChannelWidth", ns3::UintegerValue(40));
+#endif
 
   mobility.SetPositionAllocator(positionAllocS);
   mobility.Install(nodes);
-
   ns3::Ipv4AddressHelper address;
   std::string addr = simgrid::xbt::string_printf("%d.%d.0.0", number_of_networks, number_of_links);
   address.SetBase(addr.c_str(), "255.255.0.0");
@@ -177,13 +187,19 @@ static void zoneCreation_cb(simgrid::s4u::NetZone const& zone)
   } else {
     number_of_links++;
   }
+  /* in theory we can compute the routing table only only once at the platform seal
+   *  however put it here since or platform_created signal is called before the seal right now */
+  ns3::Ipv4GlobalRoutingHelper::RecomputeRoutingTables();
 }
 
 static void clusterCreation_cb(simgrid::kernel::routing::ClusterCreationArgs const& cluster)
 {
   ns3::NodeContainer Nodes;
 
-  for (int const& i : *cluster.radicals) {
+  xbt_assert(cluster.topology == simgrid::kernel::routing::ClusterTopology::FLAT,
+             "NS-3 is supported only by flat clusters. Do not use with other topologies");
+
+  for (int const& i : cluster.radicals) {
     // Create private link
     std::string host_id = cluster.prefix + std::to_string(i) + cluster.suffix;
     auto* src           = simgrid::s4u::Host::by_name(host_id)->get_netpoint();
@@ -225,8 +241,12 @@ static void clusterCreation_cb(simgrid::kernel::routing::ClusterCreationArgs con
 static void routeCreation_cb(bool symmetrical, simgrid::kernel::routing::NetPoint* src,
                              simgrid::kernel::routing::NetPoint* dst, simgrid::kernel::routing::NetPoint* /*gw_src*/,
                              simgrid::kernel::routing::NetPoint* /*gw_dst*/,
-                             std::vector<simgrid::kernel::resource::LinkImpl*> const& link_list)
+                             std::vector<simgrid::kernel::resource::StandardLinkImpl*> const& link_list)
 {
+  /* ignoring routes from StarZone, not supported */
+  if (not src || not dst)
+    return;
+
   if (link_list.size() == 1) {
     auto const* link = static_cast<simgrid::kernel::resource::LinkNS3*>(link_list[0]);
 
@@ -258,10 +278,10 @@ static void routeCreation_cb(bool symmetrical, simgrid::kernel::routing::NetPoin
  *********/
 void surf_network_model_init_NS3()
 {
-  /* FIXME[donassolo]: this smells bad, but works
-   * (the constructor saves its pointer in all_existing_models and models_by_type :O).
-   * We need a manager for these models */
-  new simgrid::kernel::resource::NetworkNS3Model();
+  auto net_model = std::make_shared<simgrid::kernel::resource::NetworkNS3Model>("NS3 network model");
+  auto* engine   = simgrid::kernel::EngineImpl::get_instance();
+  engine->add_model(net_model);
+  engine->get_netzone_root()->set_network_model(net_model);
 }
 
 static simgrid::config::Flag<std::string>
@@ -269,7 +289,7 @@ static simgrid::config::Flag<std::string>
 static simgrid::config::Flag<std::string> ns3_seed(
     "ns3/seed",
     "The random seed provided to ns-3. Either 'time' to seed with time(), blank to not set (default), or a number.", "",
-    [](std::string val) {
+    [](const std::string& val) {
       if (val.length() == 0)
         return;
       if (strcasecmp(val.c_str(), "time") == 0) {
@@ -288,14 +308,11 @@ namespace simgrid {
 namespace kernel {
 namespace resource {
 
-NetworkNS3Model::NetworkNS3Model() : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL)
+NetworkNS3Model::NetworkNS3Model(const std::string& name) : NetworkModel(name)
 {
   xbt_assert(not sg_link_energy_is_inited(),
              "LinkEnergy plugin and ns-3 network models are not compatible. Are you looking for Ecofen, maybe?");
 
-  all_existing_models.push_back(this);
-  models_by_type[simgrid::kernel::resource::Model::Type::NETWORK].push_back(this);
-
   NetPointNs3::EXTENSION_ID = routing::NetPoint::extension_create<NetPointNs3>();
 
   ns3::Config::SetDefault("ns3::TcpSocket::SegmentSize", ns3::UintegerValue(1000));
@@ -319,21 +336,29 @@ NetworkNS3Model::NetworkNS3Model() : NetworkModel(Model::UpdateAlgo::FULL)
     XBT_VERB("Declare SimGrid's %s within ns-3", pt.get_cname());
   });
 
-  s4u::Engine::on_platform_created.connect([]() {
+  s4u::Engine::on_platform_created_cb([]() {
     /* Create the ns3 topology based on routing strategy */
     ns3::GlobalRouteManager::BuildGlobalRoutingDatabase();
     ns3::GlobalRouteManager::InitializeRoutes();
   });
   routing::on_cluster_creation.connect(&clusterCreation_cb);
-  s4u::NetZone::on_route_creation.connect(&routeCreation_cb);
-  s4u::NetZone::on_seal.connect(&zoneCreation_cb);
+  routing::NetZoneImpl::on_route_creation.connect(&routeCreation_cb);
+  s4u::NetZone::on_seal_cb(&zoneCreation_cb);
 }
 
-LinkImpl* NetworkNS3Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths,
-                                       s4u::Link::SharingPolicy policy)
+StandardLinkImpl* NetworkNS3Model::create_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths)
 {
   xbt_assert(bandwidths.size() == 1, "ns-3 links must use only 1 bandwidth.");
-  return new LinkNS3(name, bandwidths[0], policy);
+  auto* link = new LinkNS3(name, bandwidths[0]);
+  link->set_model(this);
+  return link;
+}
+
+StandardLinkImpl* NetworkNS3Model::create_wifi_link(const std::string& name, const std::vector<double>& bandwidths)
+{
+  auto* link = create_link(name, bandwidths);
+  link->set_sharing_policy(s4u::Link::SharingPolicy::WIFI, {});
+  return link;
 }
 
 Action* NetworkNS3Model::communicate(s4u::Host* src, s4u::Host* dst, double size, double rate)
@@ -359,7 +384,7 @@ double NetworkNS3Model::next_occurring_event(double now)
 
   XBT_DEBUG("doing a ns3 simulation for a duration of %f", now);
   ns3_simulator(now);
-  time_to_next_flow_completion = ns3::Simulator::Now().GetSeconds() - surf_get_clock();
+  time_to_next_flow_completion = ns3::Simulator::Now().GetSeconds() - EngineImpl::get_clock();
   // NS-3 stops as soon as a flow ends,
   // but it does not process the other flows that may finish at the same (simulated) time.
   // If another flow ends at the same time, time_to_next_flow_completion = 0
@@ -368,7 +393,7 @@ double NetworkNS3Model::next_occurring_event(double now)
 
   XBT_DEBUG("min       : %f", now);
   XBT_DEBUG("ns3  time : %f", ns3::Simulator::Now().GetSeconds());
-  XBT_DEBUG("surf time : %f", surf_get_clock());
+  XBT_DEBUG("surf time : %f", EngineImpl::get_clock());
   XBT_DEBUG("Next completion %f :", time_to_next_flow_completion);
 
   return time_to_next_flow_completion;
@@ -395,7 +420,7 @@ void NetworkNS3Model::update_actions_state(double now, double delta)
     if (TRACE_is_enabled() && action->get_state() == kernel::resource::Action::State::STARTED) {
       double data_delta_sent = sgFlow->sent_bytes_ - action->last_sent_;
 
-      std::vector<LinkImpl*> route = std::vector<LinkImpl*>();
+      std::vector<StandardLinkImpl*> route = std::vector<StandardLinkImpl*>();
 
       action->get_src().route_to(&action->get_dst(), route, nullptr);
       for (auto const& link : route)
@@ -434,8 +459,7 @@ void NetworkNS3Model::update_actions_state(double now, double delta)
  * Resource *
  ************/
 
-LinkNS3::LinkNS3(const std::string& name, double bandwidth, s4u::Link::SharingPolicy policy)
-    : LinkImpl(name), sharing_policy_(policy)
+LinkNS3::LinkNS3(const std::string& name, double bandwidth) : StandardLinkImpl(name)
 {
   bandwidth_.peak = bandwidth;
 }
@@ -446,15 +470,26 @@ void LinkNS3::apply_event(profile::Event*, double)
 {
   THROW_UNIMPLEMENTED;
 }
-void LinkNS3::set_bandwidth_profile(profile::Profile*)
+
+void LinkNS3::set_bandwidth_profile(profile::Profile* profile)
 {
-  xbt_die("The ns-3 network model doesn't support bandwidth profiles");
+  xbt_assert(profile == nullptr, "The ns-3 network model doesn't support bandwidth profiles");
 }
-void LinkNS3::set_latency_profile(profile::Profile*)
+
+void LinkNS3::set_latency_profile(profile::Profile* profile)
 {
-  xbt_die("The ns-3 network model doesn't support latency profiles");
+  xbt_assert(profile == nullptr, "The ns-3 network model doesn't support latency profiles");
 }
 
+void LinkNS3::set_latency(double latency)
+{
+  latency_.peak = latency;
+}
+
+void LinkNS3::set_sharing_policy(s4u::Link::SharingPolicy policy, const s4u::NonLinearResourceCb& cb)
+{
+  sharing_policy_ = policy;
+}
 /**********
  * Action *
  **********/
@@ -478,17 +513,17 @@ NetworkNS3Action::NetworkNS3Action(Model* model, double totalBytes, s4u::Host* s
 
   // If there is no other started actions, we need to move NS-3 forward to be sync with SimGrid
   if (model->get_started_action_set()->size() == 1) {
-    while (double_positive(surf_get_clock() - ns3::Simulator::Now().GetSeconds(), sg_surf_precision)) {
+    while (double_positive(EngineImpl::get_clock() - ns3::Simulator::Now().GetSeconds(), sg_surf_precision)) {
       XBT_DEBUG("Synchronizing NS-3 (time %f) with SimGrid (time %f)", ns3::Simulator::Now().GetSeconds(),
-                surf_get_clock());
-      ns3_simulator(surf_get_clock() - ns3::Simulator::Now().GetSeconds());
+                EngineImpl::get_clock());
+      ns3_simulator(EngineImpl::get_clock() - ns3::Simulator::Now().GetSeconds());
     }
   }
 
   static uint16_t port_number = 1;
 
-  ns3::Ptr<ns3::Node> src_node = src->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>()->ns3_node_;
-  ns3::Ptr<ns3::Node> dst_node = dst->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>()->ns3_node_;
+  ns3::Ptr<ns3::Node> src_node = get_ns3node_from_sghost(src);
+  ns3::Ptr<ns3::Node> dst_node = get_ns3node_from_sghost(dst);
 
   std::string& addr = dst->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>()->ipv4_address_;
   xbt_assert(not addr.empty(), "Element %s is unknown to ns-3. Is it connected to any one-hop link?",
@@ -511,8 +546,6 @@ NetworkNS3Action::NetworkNS3Action(Model* model, double totalBytes, s4u::Host* s
   port_number = 1 + (port_number % UINT16_MAX);
   if (port_number == 1)
     XBT_WARN("Too many connections! Port number is saturated. Trying to use the oldest ports.");
-
-  s4u::Link::on_communicate(*this);
 }
 
 void NetworkNS3Action::suspend()
@@ -525,7 +558,7 @@ void NetworkNS3Action::resume()
   THROW_UNIMPLEMENTED;
 }
 
-std::list<LinkImpl*> NetworkNS3Action::get_links() const
+std::list<StandardLinkImpl*> NetworkNS3Action::get_links() const
 {
   THROW_UNIMPLEMENTED;
 }
@@ -536,6 +569,12 @@ void NetworkNS3Action::update_remains_lazy(double /*now*/)
 
 } // namespace resource
 } // namespace kernel
+
+ns3::Ptr<ns3::Node> get_ns3node_from_sghost(simgrid::s4u::Host* host)
+{
+  xbt_assert(host->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>() != nullptr, "Please only use this function on ns-3 nodes");
+  return host->get_netpoint()->extension<NetPointNs3>()->ns3_node_;
+}
 } // namespace simgrid
 
 void ns3_simulator(double maxSeconds)
@@ -544,7 +583,7 @@ void ns3_simulator(double maxSeconds)
   if (maxSeconds > 0.0) // If there is a maximum amount of time to run
     id = ns3::Simulator::Schedule(ns3::Seconds(maxSeconds), &ns3::Simulator::Stop);
 
-  XBT_DEBUG("Start simulator for at most %fs (current time: %f)", maxSeconds, surf_get_clock());
+  XBT_DEBUG("Start simulator for at most %fs (current time: %f)", maxSeconds, simgrid::kernel::EngineImpl::get_clock());
   ns3::Simulator::Run();
   XBT_DEBUG("Simulator stopped at %fs", ns3::Simulator::Now().GetSeconds());
 
@@ -565,33 +604,32 @@ void ns3_add_direct_route(simgrid::kernel::routing::NetPoint* src, simgrid::kern
   xbt_assert(host_src != nullptr, "Network element %s does not seem to be ns-3-ready", src->get_cname());
   xbt_assert(host_dst != nullptr, "Network element %s does not seem to be ns-3-ready", dst->get_cname());
 
-  if (policy == simgrid::s4u::Link::SharingPolicy::WIFI) {
-    xbt_die("The wifi sharing policy is not supported for links. You want to use a wifi zone (see documentation).");
-  } else {
-    ns3::PointToPointHelper pointToPoint;
+  xbt_assert(policy != simgrid::s4u::Link::SharingPolicy::WIFI,
+             "The wifi sharing policy is not supported for links. You want to use a wifi zone (see documentation).");
+
+  ns3::PointToPointHelper pointToPoint;
 
-    XBT_DEBUG("\tAdd PTP from %s to %s bw:'%f Bps' lat:'%fs'", src->get_cname(), dst->get_cname(), bw, lat);
-    pointToPoint.SetDeviceAttribute("DataRate",
-                                    ns3::DataRateValue(ns3::DataRate(bw * 8))); // ns-3 takes bps, but we provide Bps
-    pointToPoint.SetChannelAttribute("Delay", ns3::TimeValue(ns3::Seconds(lat)));
+  XBT_DEBUG("\tAdd PTP from %s to %s bw:'%f Bps' lat:'%fs'", src->get_cname(), dst->get_cname(), bw, lat);
+  pointToPoint.SetDeviceAttribute("DataRate",
+                                  ns3::DataRateValue(ns3::DataRate(bw * 8))); // ns-3 takes bps, but we provide Bps
+  pointToPoint.SetChannelAttribute("Delay", ns3::TimeValue(ns3::Seconds(lat)));
 
-    netA.Add(pointToPoint.Install(host_src->ns3_node_, host_dst->ns3_node_));
+  netA.Add(pointToPoint.Install(host_src->ns3_node_, host_dst->ns3_node_));
 
-    std::string addr = simgrid::xbt::string_printf("%d.%d.0.0", number_of_networks, number_of_links);
-    address.SetBase(addr.c_str(), "255.255.0.0");
-    XBT_DEBUG("\tInterface stack '%s'", addr.c_str());
+  std::string addr = simgrid::xbt::string_printf("%d.%d.0.0", number_of_networks, number_of_links);
+  address.SetBase(addr.c_str(), "255.255.0.0");
+  XBT_DEBUG("\tInterface stack '%s'", addr.c_str());
 
-    auto addresses = address.Assign(netA);
+  auto addresses = address.Assign(netA);
 
-    host_src->ipv4_address_ = transformIpv4Address(addresses.GetAddress(0));
-    host_dst->ipv4_address_ = transformIpv4Address(addresses.GetAddress(1));
+  host_src->ipv4_address_ = transformIpv4Address(addresses.GetAddress(0));
+  host_dst->ipv4_address_ = transformIpv4Address(addresses.GetAddress(1));
 
-    if (number_of_links == 255) {
-      xbt_assert(number_of_networks < 255, "Number of links and networks exceed 255*255");
-      number_of_links = 1;
-      number_of_networks++;
-    } else {
-      number_of_links++;
-    }
+  if (number_of_links == 255) {
+    xbt_assert(number_of_networks < 255, "Number of links and networks exceed 255*255");
+    number_of_links = 1;
+    number_of_networks++;
+  } else {
+    number_of_links++;
   }
 }