网站建设商品编码是多少,wordpress专题页面模板,上海设计展2023,有谁用2008做网站服务器DDS#xff0c;全称 Data Distribution Service (数据分发服务)#xff0c;由对象管理组(OMG)发布和维护#xff0c;是一个中间件协议和API标准#xff0c;采用发布/订阅体系架构#xff0c;强调以数据为中心#xff0c;提供丰富的QoS服务质量策略#xff0c;以保障数据…DDS全称 Data Distribution Service (数据分发服务)由对象管理组(OMG®)发布和维护是一个中间件协议和API标准采用发布/订阅体系架构强调以数据为中心提供丰富的QoS服务质量策略以保障数据进行实时、高效、灵活地分发可满足各种分布式实时通信应用需求。
OMG成立于1989年它的使命是开发技术标准为数以千计的垂直行业提供真实的价值。OMG一直致力于将其由最终用户、供应商、政府机构、大学和研究机构组成的国际成员聚集在一起随着多年来技术的变化来开发和修订这些标准其中包括统一建模语言SYSML和UML还有中间件标准CORBA等当然还有今天要说的DDS
在汽车领域Adaptive AUTOSAR在2018年引用了DDS作为可选择的通信方式之一。
DDS的实时性恰好适合于自动驾驶系统因此在这类系统中通常会存在感知预测决策和定位等模块这些模块都需要非常高速和频繁地交换数据。
借助DDS可以很好地满足它们的通信需求。 DDS在其他领域的应用也非常广泛包括航空国防交通医疗能源等。在机器人开发领域对ROS 2有所了解的人都知道ROS 2相对于ROS 1最主要的一个变化就是DDS的引入。 DDS标准中的核心规范包括
DDS v1.4 - 描述了用于分布式应用程序通信和集成的以数据为中心的发布-订阅(DCPS)模型
DDSI-RTPS v2.3 - 定义了实时发布-订阅交互通信协议(RTPS)
IDL v4.2 - 定义了IDL一种用于以独立于编程语言的方式定义数据类型和接口的语言。这不属于DDS标准但DDS依赖于它。 可以看出和前面几篇讲的SOMEIP不同DDS的标准体系显然要复杂得多我今天想介绍的也只是DCPS和RTPS的一个大概。
DDS的通信模型DCPS如下图 Domain代表一个通信平面由Domain ID唯一标识只有在同一个域内的通信实体才可以通信可以只划分1个Domain也可以按照交互规则或其他规则定义多个Domain Topic是数据的抽象概念由TopicName标识关联相应数据的数据类型(DataType)把所涉及的所有Topic集合在一起这样就形成一个虚拟的全局数据空间“Global Data Space”这里弱化了节点的概念 DataWriter数据写入者类似缓存把需要发布的Topic数据从应用层写入到DataWriter中 DataReader数据读取者同样可以理解为一种缓存从订阅者得到Topic数据随之传给应用层 QoS服务质量(Quality of Service)这是DDS的亮点通过定义灵活的QoS规则包括可靠性、系统健康(活跃度)甚至安全性也可以共享数据。DDS在发送它所需要的信息方面很聪明。如果消息不能总是到达它们预期的目的地那么中间件将在需要的地方实现可靠性。当系统发生变化时中间件动态地计算出向何处发送哪些数据并智能地通知参与者这些变化。如果总数据量很大DDS会智能地过滤并只发送每个端点真正需要的数据。当更新需要快速时DDS发送多播消息来一次更新许多远程应用程序。随着数据格式的发展DDS跟踪系统各个部分使用的版本并自动转换。对于安全性至关重要的应用程序DDS控制访问、强制数据流路径并实时加密数据。
如图DDS的通信协议RTPS和SOMEIP一样建立在传输层之上不同的是DDS可以支持共享内存 RTPS协议的主要特点包括: 性能和服务质量属性使得实时应用程序能够在标准IP网络上进行最佳努力和可靠的发布-订阅通信 容错允许创建没有单点故障的网络 可扩展性允许协议通过新的服务进行扩展和增强而不会破坏向后兼容性和互操作性 即插即用连接使新的应用程序和服务自动发现应用程序可以随时加入和离开网络而不需要重新配置 可配置性允许每个数据传递能够平衡可靠性和及时性的要求 模块化允许简单设备实现协议的子集同时仍然参与网络 可扩展性使系统有可能扩展到非常大的网络 类型安全以防止应用程序编程错误而危及到系统中其他远程节点。
RTPS协议由PIM(Platform Independent Model平台独立模型)和一组PSM(Platform-Specific Model平台特定模型)描述。
PIM包含四个模块结构消息行为和发现。结构(Structure)模块定义通信端点。消息(Messages)模块定义这些端点可以交换的消息集合。行为(Behavior)模块定义合法交互集(消息交换)以及它们如何影响通信端点的状态。发现(Discovery)模块定义如何自动发现和配置实体。如图 PSM负责提供PIM与UDP(或者说底层平台)之间的映射主要包括各种消息格式。
为什么说DDS是新一代中间件我们可以对比看一下其他一些中间件通信模型 点对点CS(Client-Server)模型这是我们最熟悉的模式许多客户端连接到一个服务端每次通信时通信双方必须建立一条连接。当通信节点增多时通信的连接数也会增多。每个客户端都需要知道服务器的具体地址和所提供的服务。一旦服务器地址发生变化所有客户端都会受到影响。 Broker模型由Broker统一负责初步处理所有人的请求并进一步找到真正能响应服务的角色。这使得客户端可以不用关心服务器的具体地址。服务端地址如果发生变化只需要告诉Broker就可以了。这个模型的问题也很明显Broker作为核心它的处理速度会影响所有节点的效率当系统规模增长到一定程度Broker将成为整个系统的性能瓶颈。对于资源相对吃紧的嵌入式系统这个问题会更为突出。更糟糕的是如果Broker发生异常可能导致整个系统都无法正常运转。 广播模型所有人都可以在通道上广播消息并且所有人都可以收到消息。这个模型解决了服务器地址的问题且通信双方不用单独建立连接但它存在的问题是广播通道上的消息太多了所有人都必须关心每条消息无论是否与自己有关。 以数据为中心的DDS模型这种模型与广播模型有些类似所有人都可以在DataBus上发布和订阅消息。但它的先进之处在于通信中包含了很多并行的通路可以只关心自己感兴趣的消息忽略不感兴趣的消息。
对于分布式系统来说有很多复杂的逻辑需要处理例如如何发现其他节点如何为每个节点分配地址如何确保消息的可靠性等。这使得应用程序变得臃肿。如果通信中间件能够完全处理好这些逻辑则应用程序将可以集中处理自己的业务变得更加敏捷 如果考虑系统的演化问题会更加突出。由于分布式系统中包含了许多的角色需要互相通信随着角色数量的不断增长其通信的通道数量会以爆炸式增长这时传统的通信模型就会变得越来越复杂 如果有统一的DataBus即便新增了角色其通信模型也不会变得更加复杂 OMG发布的只是DDS标准而标准的实现是由各个DDS提供商完成其中有商用的如RTI也有开源的如Object Computing的OpenDDS、eProsima的FastDDS。
前几年刚知道DDS的时候只接触了OpenDDS它依赖ACE(一个我认为只适合学习并不适合实际应用的通信框架)还依赖了我完全不懂的Perl顿时觉得这玩意咋这么难上手是不是没啥应用前景当时网上的资料也比较少便放弃了。
最近接触了FastDDS觉得是可以落地的好东西才又开始研究DDS下一篇我会介绍FastDDS以及如何使用。
