ns-3离散事件仿真之default与realtime（二）

上会说到，ns-3 Default模式的仿真时间是虚拟时钟，事件发生时间自定义为5分钟（也可以是5毫秒，5纳秒等等），与现实时间无任何关联，只与函数（事件）运行的时间有关，一个事件结束，立即切换到下一个事件，同时更新当前仿真时间。而realtime模式就是为了将仿真时钟与实时时间统一起来，其实更为精确地说是将仿真时钟与墙上时钟时间同步。

在仿真运行前，需要将仿真模式设置为real-time，这需要设置全局变量SimulatorImplementationType：

  GlobalValue::Bind ("SimulatorImplementationType", StringValue ("ns3::RealtimeSimulatorImpl"));

我们在事件列表中插入三个事件：

  Simulator::Schedule (Seconds (0.5), &event_1);Simulator::Schedule (Seconds (2.5), &event_2);Simulator::Schedule (Seconds (4.5), &event_3);Simulator::Stop (Seconds (10.0));//设置仿真结束时间为10秒Simulator::Run ();//开始运行Simulator::Destroy ();//仿真结束，销毁对象，释放内存

三个事件分别发生于0.5秒，2.5秒，4.5秒。运行程序，我们可以清楚感受到，首个事件真的是在run开始后0.5秒调用，那么ns-3是如何精确保证程序能够阻塞0.5秒才调用首个事件（函数）以及后续事件呢？

首先介绍两个概念：

unix时间：

UNIX时间，或称 POSIX时间是 UNIX 或类UNIX 系统使用的时间表示方式：从协调世界时 1970年1月1日0时0分0秒起至现在的总秒数，不考虑闰秒。

协调世界时：

协调世界时，Universal Time Coordinated，又称世界统一时间、世界标准时间、国际协调时间协调世界时是以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。

那么unix以及类unix系统中，所看到20XX年X月X日X时X分X秒，都是以unix时间计算得到，即以1970年1月1日0时0分0秒作为起始点，计算当前的年月日时分秒。

ns-3的同步功能定义在Wall-Clock-Synchronizer.h中，具体实现在Wall-Clock-Synchronizer.cc中。struct timeval这个结构体是Unix系统time.h定义一个存储时间的结构体，其结构如下：

struct timeval
{
__time_t tv_sec;        /* Seconds. */
__suseconds_t tv_usec;  /* Microseconds. */
}

它有两个变量，一个是tv_sec他表示秒数，另一个是tv_usec表示微妙，这两个的和就是一个时间量，可以理解为一个实数的整数部分和小数部分，只不过把他俩分成两个变量存储。通过：

  struct timeval tvNow;gettimeofday (&tvNow, NULL);

可以获取当前的unix时间。还有一个结构体timespe可以存储更高精度的时间（纳秒级）：

typedef long time_t;
#ifndef _TIMESPEC
#define _TIMESPEC
struct timespec {
time_t tv_sec; // seconds
long tv_nsec; // and nanoseconds
};
#endif

在unix系统中（linux与macos）中是使用频率计时的，一个节拍的时间即是unix系统的最小时间单位，通过：

  struct timespec ts;clock_getres (CLOCK_REALTIME, &ts);m_jiffy = ts.tv_sec * NS_PER_SEC + ts.tv_nsec;

可以获取系统最小时间单位 m_jiffy，这也将是程序wait时所使用的时间单位。

m_realtimeOriginNano = GetRealtime ();

这行代码可以把仿真开始时（Simulator::Run ()调用时）的时间记录于变量m_realtimeOriginNano中，单位是纳秒。 GetRealtime ()是一个ns3定义的函数，它返回一个UNIX 时间，可以理解为此时距离1970年1月1日0时0分0秒的时间，假设为1625888416s117us，并将其转化为ns作为返回值。变量m_realtimeOriginNano就是仿真开始的实时时间，GetRealtime ()-m_realtimeOriginNano是就是GetNormalizedRealtime ()的方法，它可以计算实时相对时间。

uint64_t
WallClockSynchronizer::GetNormalizedRealtime (void)
{NS_LOG_FUNCTION (this);return GetRealtime () - m_realtimeOriginNano;
}

在仿真开始时，仿真时钟为0，那么仿真时间线的起点0与实时时间的起点m_realtimeOriginNano对齐，我们需要解决两条时间线同步，后续事件也能在正确的是时刻调用。

假设某一时刻需要调用下一个事件，它本该是仿真运行后的第15us调用，但是时间已经流逝了18us，说明该事件已经滞后于实时时间了，则此时无需等待，立即调用该事件。

假设下一个事件应该是仿真运行后的第25us调用，但是实时时间流逝了18us，则说明需要等待7us。仿真器调用函数WallClockSynchronizer::DoSynchronize来实现同步。进入该函数后，再次获取一个当前实时时间，假如是19us。

那么实际上只需要让进程等待6us。通过：

uint64_t numberJiffies = ns / m_jiffy;

可以计算出程序需要等待的节拍数，锁住进程，等待时间到达25us时的信号量解锁进程。时间一旦到达25us，解锁进程，立即调用下一个事件。

以上就是realtime模式下时间同步机制的全部介绍。

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