DDS简介

DDS (Data Distribution Service ，数据分发服务 ) 是一种基于数据的通信中间件标准，目的是建立分布式系统的高质量的数据通信。目前广泛应用于航空航天、汽车自动驾驶以及机器人、物联网等领域。 DDS 的本质是一个数据总线，通过在提供一个共享数据空间，实现各个系统之间的通信。

DDS 使用发布-订阅通信模式来创建去中心化、架构独立、可扩展的异步网络。DDS的标准框架中，系统之间可以通过对一个Topic的发布和订阅进行通信。在Topic上可以指定QoS以保证服务质量。

DDS 有什么

DDS 首先定义了通信的基础，也就是一个共享数据空间，有如下构成：

• 全局数据空间（ Global Data Space ）

• 域 (Domain)

• 主题（ Topic ）

全局数据空间 （ Global Data Space ）

在 DDS 中， DDS 网络被称为全局数据空间（ Global Data Space ）。

域（ Domain ）

在全局数据空间内，您可以创建称为域（ Domain ）的网络的一部分.域（ Domain ）由域名（ Domain Name ）和数字域 ID （ Domain ID. ） 标识.全局数据空间（ Global Data Space ）内可以有一个或多个域（ Domain ）。

主题（ Topic ）

在域（ Domain ）中有主题 （ Topic ） .主题 （ Topic ） 描述网络上传输的数据的类型.例如，如果您有一个应用程序希望使用 DDS 接收有关天气的信息，那么主题 （ Topic ） 可以是温度.域（ Domain ）可以有一个或多个主题 （ Topic ） .如果您在不同的域（ Domain ）中有相同的主题 （ Topic ） ，则它们被视为不同的主题 （ Topic ）。

DDS 标准模型然后定义了 基于数据的操作对象和服务质量参数，包括：

• 发布者和订阅者 （ Publisher 和 Suscriber ）

• 数据读取器、数据写入器和数据样本 (DataReaders, DataWriters, and Data Samples)

• 服务质量 (QoS)

发布者和订阅者（ Publisher 和 Suscriber ）

使用 DDS 的应用程序被称为域参与者（ Domain Participant ），因为它们参与了域（ Domain ）.发送数据的应用程序称为发布者 (Publisher) ，接收数据的应用程序称为订阅者 (Suscriber) .域参与者 (Domain Participant) 可以是发布者 (Publisher) 、订阅者 (Suscriber) 或两者兼而有之。

数据读取器、数据写入器和数据样本 (DataReaders, DataWriters, and Data Samples)

数据作为数据样本 (Data Sample) 在 DDS 网络上发送和接收，由 DDS 数据类型指定.一个主题 (Topic) 注册一个 DDS 数据类型，然后称为注册类型 (Registered Type) ，以指定必须用于就该主题 (Topic) 进行通信的数据类型. Publisher 使用 DataWriter 在 DDS 网络上发送数据.一个发布者 (Publisher ) 可以有一个或多个 DataWriters , 一个 DataWriter 可以发布一个或多个 Topic . Subscriber 使用 DataReader 从 DDS 网络接收数据. Subscriber 可以有一个或多个 DataReader ，一个 DataReader 可以订阅一个或多个 Topic。

服务质量 (QoS)

除了能够发送和接收数据之外，还可以为 Publisher 、 Subscriber, 或者 DataReaders 、 DataWriters 指定描述数据传输质量的服务质量 (QoS) .众所周知， DDS 有几个 QoS 策略来帮助确保对数据传输的精确控制.您可以为这些实体分配单独的 QoS 策略，也可以分配一组称为 QoS 配置文件的 QoS 策略。

为了更好的理解 DSS 的各种对象的逻辑关系， DSS 规范还提供了元模型，如下是 DSS DCPS 的元模型的简化图：

DDS 的工作过程

DDS 在各个系统之间的通信过程如下：

• Publisher 通过 DataWriter 写入数据到 Topic

• Subscriber 获得通知

• Subscriber 通过 DataReader 从 Topic 读取数据.

为了保证实时性和性能要求，可以在 Topic 上面定义能够满足性能需求的 QoS （服务质量参数），这样，订阅和通知就可以基于 QoS 参数确定交互的时机，进而保证实时性。

如下的 UML 顺序图说明了 DDS 的订阅通知场景中各个对象的交互过程。

DDS 的数据发布过程如下：

DDS 的数据接收过程如下：

DDS 的 实现

DDS 的标准 由对象管理组 (OMG) 标准指定.该标准提供了说明如何配置 DDS 网络以及应用程序应如何使用 DDS 网络的规范. DDS 标准由几个不同的 DDS 供应商实施.每个供应商都可以使用自己选择的编程语言来实施 DDS 标准.尽管有各种低级实现，各个 DDS 供应商的应用程序是可互操作的（使用一个供应商的应用程序可以与不同供应商的应用程序通信），因为它的供应商是按照 DDS 标准进行实现的. DDS 应用程序，由前面描述的定义组成（例如， Domain, Topic, Data Sample, Publisher, Subscriber ）可以通过使用 XML 或 IDL 规格以与编程语言无关的方式定义.这些 XML 和 IDL 规格提供了在具有不同编程语言实现的不同供应商之间移植 DDS 应用程序的能力。

DDS模型样例

为了让读者更好的理解和使用 DDS ，我们建立了 DDS 的模型样例，内容如下

DDS 模型样例提供如下内容：

• DDS Example Models ：提供 2 个模型示例的 PIM （平台无关的模型）

• 模型示例 1 ： HelloWorld

• 模型示例 2 ： Net Chat

• PSM – OSPLDDS ：面向 OSPLDDS 的平台相关模型的映射

• PSM – RTIDDS ：面向 RTIDDS 的平台相关模型的映射

• «qosPolicyLibrary» QoS Policies ： QoS 策略库

下面逐一介绍。

DDS Example Models

这个 DDS 示例模型举例说明了 有效的使用 DDS 的 UML Profile 进行 DDS 应用的建模。

也举例说明了使用 UML 对数据为中心的发布订阅（ DCPS ）层和数据本地重建层 r (DLRL) 进行建模以便产生可执行的源代码模型，以便更好地集成。

模型示例1：HelloWorld

领域图：Hello World DCPS

如下是 Hello World DCPS 领域图：

这个图包含数据为中心发布订阅元素，这些元素用于 Hello World DDS 应用。

这个图定义 2 个参与者，分别负责发布和订阅主题数据，这些主题数据被 Hello World 主题所定义。

类型图：Hello World

这个图包含Hello World DDS应用的DCPS主题和IDL类型元素，它定义了DDS主题和它的 相应的数据结构。而这些数据结构被Hello World Type 定义。

应用图：Hello World

这个图包含了领域参与者和应用目标元素（这些元素定义了这Hello World 应用的每个实现） 每个应用目标定义了一个领域参与者的实现的“用法“。而这个领域参与者是为了定义软件语言和平台。

模型示例2： Net Chat

DCPS

领域图： Net Chat DCPS Domain Diagram

这个图包含以数据为中心的发布和订阅元素。这些元素是为 Net Chat DDS 应用定义的。

这个图定义了 2 个参与者，它们可以发布和订阅 主题数据，而这些主题数据被用户和消息主题所定义。

类型图：Net Chat

这个图包含 Net Chat DDS Application 的 DCPS 和 IDL 类型的元素，它定义了 DDS 的主题和他们的对应的数据结构（这些数据结构被定义为消息和用户类型）。

DLRL

Net Chat Local Reconstruction Diagram

这个图包含 Net Chat Application 的 DLRL 类和缓存元素（这些类和缓存元素定义了本地重建的内容），每个 DLRL 类定义了一个 DCPS 主题数据的本地重建，它们由 NetChat 的缓存元素提供服务，这些缓存元素为 ChatRoom 领域的参与者提供重建服务。

Mapping 图

这个图包含 Net Chat Application 的 DLRL 类和 IDL 类型元素。它们定义了在 DLRL 类和主题数据之间的映射。每个 DLRL 类定义了属性以便映射到特定的字段，这些字段被定义在对应的 IDL 主题类型。它们也定义了互相之间的“关系“，这些关系建立了在 2 各类之间的数据依赖。

Application

Net Chat Application 图

这个图包含领域参与者（ Domain Participant ）和应用目标 （ Application Target ） 元素。它们定义了 Net Chat Application 的每个实现。 每个应用目标（ Application Target ）为特定的软件编程语言和平台定义了一个领域参与者（ Domain Participant ）的实现的“ usage “ 。

PSM – OSPLDDS

特定平台的模型 ( Platform Specific Models,PSM )- OpenSplice DDS.

这个图包含为每个示例应用自动生成的模型集合。每个包包含软件类的集合。这些软件类为 Open Splice DDS 平台实现了每个应用。

PSM – RTIDDS

特定平台的模型 (Platform Specific Models,PSM)- RTI DDS 。

这个图包含为每个示例应用自动生成的模型集合。每个包包含软件类的集合。这些软件类为 RTI DDS 平台实现了每个应用。

«qosPolicyLibrary» QoS Policies

QoS Policy Library （服务质量 策略库）。

这个图包含 DoSe 策略元素，为一个 DDS 设计提供了一个 QoS 策略数值的“库“

通过定义由这些元素类型化的 qosProperty 项，每个 DCPS 元素都可以使用这些元素。

以上是采用EA建立的DDS完整的示例，更多请浏览 ： 模型库