一文读懂什么是DDS

2023-05-15 10:29:01 digiproto

DDS(Data Distribution Service) 数据分发服务


什么是DDS

数据分发服务(DDS™)是一个由对象管理组(OMG)发布的以数据为中心的中间件协议和API标准。采用分布式发布/订阅体系架构,以中间件的形式提供通信服务,强调以数据为中心。DDS中间件是一个软件层,从操作系统、网络传输和底层数据格式的细节中抽象出应用。相同的概念和api提供给不同的编成语言,使得应用在不同的操作系统、编成语言和处理体系架构之间交换信息。底层细节包括数据传输格式、发现、连接、可靠性和、协议、Qos策略等由中间件来管理。


为什么要使用DDS

DDS集成系统中的各个组件,提供低延迟数据连接、高可靠性以及高可扩展体系结构,以适应商业级物联网(IoT)应用程序的需求。


基本概念

全局数据空间

DDS把所有的本地存储的数据称作全局数据空间(domain)。对于应用来说,全局数据空间看上去像通过api来访问内存一样。你使用时,就像使用本地存储一样。事实上,DDS发送消息来更新远端节点的相应存储值。这样,在使用时,如同本地存储。


发布者

发布者(publisher)设置发布的主题(topic),数据读者(subscriber)订阅感兴趣的主题。publisher作为发布者角色,至少包含一个DataWriter,并负责创建,删除和管理datawriter。同样,subscriber作为订阅者,至少与一个datareader关联,并负责发布数据,数据发布者通过调用datawriter的write函数发布数据,但数据不会立刻被送出,实际的消息产生是通过publisher和Qos综合控制的。datareader负责订阅数据,订阅方式可采用异步方式(listener),同步方式和非阻塞三种。

// Create the subscriber    

DDS::Subscriber_var sub =      
   participant->create_subscriber(SUBSCRIBER_QOS_DEFAULT,0,OpenDDS::DCPS::DEFAULT_STATUS_MASK);// No listener required                                            
if (!sub) {      std::cerr << "Failed to create_subscriber." << std::endl;return 1;
}

// Create the Datareader    

DDS::DataReader_var dr =      
   sub->create_datareader(topic,DATAREADER_QOS_DEFAULT, listener, OpenDDS::DCPS::DEFAULT_STATUS_MASK);    
if (!dr) {      
   std::cerr << "create_datareader failed." << std::endl;      
   return 1;    
}
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QoS策略

QoS(Quality of Service)服务质量:指一个网络能够利用各种基础技术,为指定的网络通信提供更好的服务能力,是网络的一种安全机制, 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。


在一个真实系统中,并不是所有其他端点都需要另一个节点本地存储中的所有内容 ,DDS在提供最基础的发布订阅功能之外,还可以根据不同使用场景向用户提供满足对应需求的服务。QoS有可靠性、持久性、紧迫性等,可单独或组合使用。


例如“尽力而为”模式(BESTEFFORTRELIABILITYQOS)

对样本的可靠性没有任何保证,在某些情况下可能会丢弃样本。(通俗解释:在外界环境不稳定的时候,可能会导致丢包,但是DDS为了保证整体数据分发效率,不会重新分发丢包的数据)


“可靠”模式(RELIABLERELIABILITY_QOS)

该服务最终应将所有值传递给合格的数据读取器。(通俗解释:万一出现丢包现象,会重新分发数据,保证订阅者能够收到)重新分发数据表示:修复错误并根据需要重新传输数据样本


数据读者和主题的此策略的默认值为“尽力而为”,而数据写者的默认值为“可靠”。在创建数据写者和数据读者之间的关联时会考虑此策略。 关联双方的值必须兼容才能创建关联。 数据写入器的可靠性类型必须大于或等于数据读者的值。

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idl文件

IDL(接口描述语言)是一种使用类似C ++风格定义结构的文本文件。该文件包含必须交换的数据结构。IDL通常用于远程调用软件。在这种情况下,一般是由远程客户终端调用不同操作系统上的对象组件,并且这些对象组件可能是由不同计算机语言编写的。IDL创建起了两个不同操作系统间通信的桥梁。所以使用同一份idl文件来统一接口的数据类型。


示例:TopicData.idl

module TopicData{
     #pragma DCPS_DATA_TYPE "TopicData::Message"
     #pragma DCPS_DATA_KEY  "TopicData::Message id"  
   struct Message{
       string id;
       int posX;
       int posY;
   };
}


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SkyEye天目全数字实时仿真软件


由本公司自主开发的SkyEye(天目全数字实时仿真软件)目前支持主流的嵌入式硬件平台。DDS是一套工业物联网成熟的数据连接标准,开发者可以在SkyEye上测试DDS通信代码。SkyEye目前可以运行主流的操作系统,此外还能适配国内自主研发的操作系统天脉。通过利用基于LLVM的动态二进制翻译技术,使虚拟处理器在典型的桌面计算机上运行速度可以达到2000MIPS以上。

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参考文献

omg组织官网:

https://www.omg.org/dds-directory/


OpenDDS  github地址:

https://github.com/objectcomputing/OpenDDS


openDDS 使用文档:

http://download.ociweb.com/OpenDDS/OpenDDS-latest.pdf

标签: DDS SkyEye
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