近期，在汽車通信圈討論較火的話題中，DDS絕對排得上號。而對于面向服務的通信協(xié)議，DDS與SOME/IP各自的優(yōu)劣？DDS能否替換SOME/IP等問題也隨之而來。孰優(yōu)孰劣，今天暫且不探討這些問題，我們先來了解下什么是DDS？

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DDS簡介

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DDS定義：Data Distribution Service 數(shù)據(jù)分發(fā)服務，是新一代分布式實時通信中間件協(xié)議，采用發(fā)布/訂閱體系架構，強調以數(shù)據(jù)為中心，提供豐富的QoS服務質量策略，以保障數(shù)據(jù)進行實時、高效、靈活地分發(fā)，可滿足各種分布式實時通信應用需求。

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DDS最早應用在美國海軍系統(tǒng)，用于解決軍艦系統(tǒng)復雜網(wǎng)絡環(huán)境中大量軟件升級的兼容性問題。在汽車領域，2018年Adaptive AUTOSAR引用了DDS，作為可選擇的通信方式之一。目前國內已有主機廠開始研究，主要針對自動駕駛相關需求，工具方面，在汽車電子領域常用的工具廠商也在開發(fā)這部分內容。不僅是汽車領域引入DDS，在機器人開發(fā)領域，最新升級的ROS2也引入了DDS中間件來傳遞信息。

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AP Development?Workflow

(圖片來源AUTOSAR_EXP_Introduction)

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DDS規(guī)范

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DDS規(guī)范是由OMG（Object Management Group）對象管理組織發(fā)布的。OMG組織是一個國際性、開放性、非盈利性技術標準聯(lián)盟，由供應商、終端用戶、學術機構、政府機構推動，已經有31年的歷史；OMG工作組針對各種技術和行業(yè)制定企業(yè)集成標準，并開發(fā)可為數(shù)千個垂直行業(yè)提供現(xiàn)實價值的技術標準。

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OMG制定的標準

(圖片來源OMG官網(wǎng)：https://www.omg.org/index.htm)?

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DDS的相關標準包括核心協(xié)議(DDSI-RTPS，DDS-XTypes，DDS-Security，Interface Definition Language (IDL)…)，API(DDS C++ API，DDS Java API)，拓展協(xié)議(DDS-RPC，DDS-XML…)等13份協(xié)議集合。

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在分布式系統(tǒng)中，DDS位于操作系統(tǒng)和應用程序之間，支持多種編程語言以及多種底層協(xié)議。這便是我們常說的跨平臺。

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DDS中間件

(圖片來源DDS-The?Proven Data Connectivity Standard for IoT)

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DDS發(fā)布訂閱模型DCPS

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講具體協(xié)議之前，我們先熟悉下幾個專有名詞：

• Domain：代表一個通信平面，由Domain ID唯一標識，只有在同一個域內的通信實體才可以通信；如果考慮車內通信，可以只劃分1個Domain，也可以按照交互規(guī)則或其他規(guī)則，定義多個Domain；

• Domain Participant：代表域內通信的應用程序的本地成員身份，簡單來說，就是說明同一數(shù)據(jù)域內的通信成員；

• Topic：是數(shù)據(jù)的抽象概念，由TopicName標識，關聯(lián)相應數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型(DataType)，如果把車內所涉及的所有Topic集合在一起，這樣就形成一個虛擬的全局數(shù)據(jù)空間“Global Data Space”，進一步弱化了節(jié)點的概念，所以域參與者已經不是節(jié)點的概念了；

• DataWriter：數(shù)據(jù)寫入者，類似緩存，把需要發(fā)布的主題數(shù)據(jù)從應用層寫入到DataWriter中；

• DataReader：數(shù)據(jù)讀取者，同樣可以理解為一種緩存，從訂閱者得到主題數(shù)據(jù)，隨之傳給應用層；

• Publisher：發(fā)布者，發(fā)布主題數(shù)據(jù)，至少與1個DataWriter關聯(lián)，通過調用DataWriter的相關函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)出去；

• Subscriber：訂閱者，訂閱主題數(shù)據(jù)，至少與1個DataReader關聯(lián)。當數(shù)據(jù)到達時，應用程序可能忙于執(zhí)行其他操作或應用程序只是等待該消息時，這樣就會存在兩種情況，同步訪問和異步通知。

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接下來，我們看一下DDS的通信模型。

根據(jù)前面介紹，我們清楚了DDS是一個以數(shù)據(jù)為中心的中間件協(xié)議和API標準，意為用戶只關心自己想要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過Topic進行標識，這樣發(fā)布者根據(jù)主題發(fā)布數(shù)據(jù)，訂閱者根據(jù)自己感興趣的主題訂閱數(shù)據(jù)。這便是DDS的核心，以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布-訂閱模型DCPS（Data-Centric Publish-Subscribe）

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如果是熟悉的以服務為中心的SOME/IP中間件，我們需要做的是把數(shù)據(jù)打包成服務，之后服務的消費方向服務提供方通過SD訂閱服務中的事件組，當數(shù)據(jù)發(fā)生變化后，相應的事件報文便會發(fā)到總線上。相比之下，DDS確實很直接，直接與數(shù)據(jù)溝通。

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QoS服務質量

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DDS的另一重要的知識點是支持QoS(Quality of Service)，目前共支持22種QoS策略，每種策略都可以應用在不同的角色上，而針對同一角色，可單獨使用一種QoS，也可以組合使用多種QoS策略。試想一下，QoS應該如何應用呢？具體能起到什么作用？

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RELIABILITY (可靠性)

參數(shù)定義：

Kind = RELIABLE ，如果當網(wǎng)絡發(fā)生錯誤， DataReader可能無法收到DataWriter的樣本數(shù)據(jù)時，會對樣本數(shù)據(jù)進行重發(fā)，保證DataReader能夠收到數(shù)據(jù)；

Kind = BEST_EFFORT，如果當網(wǎng)絡發(fā)生錯誤， DataWriter不會重新發(fā)送丟失的樣本數(shù)據(jù)，這樣，無法保證DataReader能夠收到數(shù)據(jù)；

如果在DataWriter上應用此QoS策略，設置Kind = RELIABLE，這樣保證了DataWriter發(fā)布的數(shù)據(jù)都能被DataReader收到。

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LIFESPAN (生命周期)

參數(shù)定義：

該QoS的作用是避免交付“過期”的數(shù)據(jù)，參數(shù)為時間duration，默認為無窮大，表示數(shù)據(jù)樣本永遠不會失效；如果duration設置為有限數(shù)值，同時發(fā)送方和接收方的時鐘同步，通過在發(fā)送端的源時間戳添加定義的duration字段，這樣接收方根據(jù)時間戳信息計算出數(shù)據(jù)是否已失效，如果失效了，可以直接刪除數(shù)據(jù)。

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以上是對DDS的介紹。總結起來，DDS更針對的是數(shù)據(jù)本身，去建立各種機制。DDS目前已經廣泛應用于國防、民航、工業(yè)控制等領域，成為分布式實時系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱的標準解決方案。想了解更多關于DDS的內容，請持續(xù)關注我們呦！

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【自动驾驶】4.分布式实时通信——DDS技术的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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