CARLA 多 GPU 模块技术文档（multigpu）

目录

• 1. 模块概述
• 2. 核心功能
• 3. 类与方法详解
• 4. 通信机制
• 5. 关键流程
• 6. 配置参数
• 7. 注意事项
• 8. 示例代码

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1. 模块概述

multigpu 模块用于支持 CARLA 模拟器在多 GPU 环境下进行分布式渲染和任务计算。模块采用主从架构：主节点负责调度与控制，从节点承担实际渲染任务，从而提升模拟器的可扩展性与运行效率。

主要组件包括：

• Primary：主节点，调度中心，分发任务与监控从节点状态
• Secondary：从节点，执行渲染与计算任务
• Router：路由器，管理消息转发和节点通信
• Listener：监听器，接收控制命令并分发

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2. 核心功能

• 多 GPU 分布式渲染任务协同执行
• 高效稳定的节点间通信机制
• 支持从节点的动态注册与任务重分配
• 灵活的任务协议与自定义消息结构

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3. 类与方法详解

Primary

主节点类，调度与管理核心。

• Initialize()：初始化主节点资源
  实例：系统启动时，主节点调用 Initialize() 加载配置文件、启动内部服务（如任务队列和心跳检测），并绑定到 TCP 端口 8000。 场景：主节点启动后完成资源准备，等待从节点连接。
• RegisterSecondary(SecondaryInfo info)：注册从节点信息
  实例：当从节点 Secondary-01 上线时，调用此方法将其 IP 192.168.1.101 和可用 GPU 资源信息注册到主节点的节点池中。 场景：主节点维护可用从节点列表，后续任务将基于此列表分发。
• DistributeTask(Task task)：任务分发接口
  实例：收到一个图像渲染任务 Task-123 后，主节点通过负载均衡策略选择空闲的从节点 Secondary-02，调用此方法将任务发送到该节点。 场景：任务分发的核心逻辑，确保任务高效执行。

Secondary

从节点类，执行接收到的任务。

• ConnectToPrimary(string address)：连接主节点
  实例：从节点启动后，调用 ConnectToPrimary("tcp://master-node:8000")，与主节点建立长连接并发送注册请求。
  场景：从节点加入集群的第一步。
• ReceiveTask()：等待任务接收
  实例：从节点在后台运行 ReceiveTask()，阻塞等待主节点推送任务，收到任务后触发ExecuteTask。 场景：持续监听任务的核心循环。
• ExecuteTask(Task task)：执行并返回结果
  实例：接收到数据处理任务 Task-456 后，从节点调用此方法运行 Python 脚本，完成后将结果文件路径返回给主节点。
  场景：实际执行任务的入口，支持自定义业务逻辑。

Router

• RouteMessage(Message msg)：解析并路由不同类型的消息
  实例：收到一条类型为 TaskResult 的消息，路由解析后将其转发到主节点的 TaskManager 模块；若为 Heartbeat 类型，则转交给 HealthMonitor。
  场景：消息分类处理，确保系统模块解耦。

Listener

• StartListening()：开启监听端口
  实例：监听器启动时调用此方法，在端口 8080 上监听 HTTP 请求，接收外部用户提交的任务或管理指令。
  场景：系统对外服务的入口。
• HandleIncomingMessage(Message msg)：处理并响应外部指令
  实例：收到一条 RestartNode 指令后，验证权限并触发主节点重启流程，最终返回 {"status": "success"} 的 JSON 响应。
  场景：处理用户或管理员的操作请求

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4. 通信机制

模块通信使用 TCP 或 UDP（可配置），支持命令、状态与数据三类消息。消息格式包括：

• MessageType：标识类型（命令 / 数据 / 心跳等）
• Payload：消息数据体
• Checksum：可选字段，校验完整性

所有消息通过 Router 进行解包、路由和转发。

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5. 关键流程

从节点注册

1. 从节点调用 ConnectToPrimary()
2. 主节点执行 RegisterSecondary()
3. 主节点更新从节点列表，准备任务分发

任务调度与处理

1. 主节点调用 DistributeTask() 分配任务
2. 从节点通过 ReceiveTask() 接收任务
3. 从节点执行 ExecuteTask()，并返回结果

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6. 配置参数

主节点配置

参数	含义
ListenPort	主节点监听端口
MaxSecondaries	支持的最大从节点数

从节点配置

参数	含义
PrimaryAddress	主节点 IP 地址
ReconnectInterval	断线重连时间间隔（秒）

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7. 注意事项

• 网络通信必须具备稳定的端口与带宽保障
• 主节点内部数据结构需线程安全管理
• 多线程执行任务时，确保 GPU 不冲突访问
• 从节点应具备异常重连与任务重试机制

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8. 示例代码

```cpp // 主节点初始化 Primary primary; primary.Initialize();

// 从节点连接主节点 Secondary secondary; secondary.ConnectToPrimary("127.0.0.1");

// 主节点任务分发 Task task = CreateRenderTask(); primary.DistributeTask(task);