鄒 歌，劉云飛

(1.香港城市大學(xué)，香港 999077；2.江蘇自動(dòng)化研究所，江蘇 連云港 222006)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)

鄒 歌1，劉云飛2

(1.香港城市大學(xué)，香港 999077；2.江蘇自動(dòng)化研究所，江蘇 連云港 222006)

DDS是OMG專(zhuān)門(mén)針對(duì)實(shí)時(shí)分布式系統(tǒng)頒布的數(shù)據(jù)分發(fā)國(guó)際規(guī)范，其核心在于提出了“全局?jǐn)?shù)據(jù)空間”的思想，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)松耦合、強(qiáng)實(shí)時(shí)、高可靠和高吞吐量等特性。介紹了DDS基本通信模型，總結(jié)歸納了核心實(shí)體角色間的邏輯關(guān)系，分析了“全局?jǐn)?shù)據(jù)空間”概念模型，重點(diǎn)研究了構(gòu)建該模型的關(guān)鍵技術(shù)——實(shí)體遠(yuǎn)程自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)，包括域參與者層和發(fā)布-訂閱端點(diǎn)層的雙層自動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，以及實(shí)體自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的協(xié)議過(guò)程、控制邏輯和加入/退出的更新機(jī)制。利用該技術(shù)可以設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)監(jiān)控軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)和分析系統(tǒng)發(fā)布和訂閱狀態(tài)信息，記錄歷史數(shù)據(jù)，提供完整且直觀(guān)的系統(tǒng)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使開(kāi)發(fā)者更好的理解分布式系統(tǒng)、校正系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)配性能參數(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)集成和擴(kuò)展。

數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)；發(fā)布-訂閱；自動(dòng)發(fā)現(xiàn)；全局?jǐn)?shù)據(jù)空間

0 引 言

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)是指采用數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)(Data Distribution Service,DDS)消息總線(xiàn)技術(shù)的實(shí)時(shí)分布式系統(tǒng)[1]。數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)是國(guó)際對(duì)象管理組織(OMG)為了解決“在正確的時(shí)間、正確的位置獲取正確的數(shù)據(jù)”的需求而制定的國(guó)際規(guī)范。該規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化了分布式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)發(fā)布、傳遞和接收的接口和行為，定義了以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布-訂閱(Data-Centric Publish-Subscribe)機(jī)制，支持豐富的服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS，具有強(qiáng)實(shí)時(shí)、高性能、高可靠和松耦合等特點(diǎn)。它主要應(yīng)用在要求高性能、可預(yù)見(jiàn)性和對(duì)資源有效使用的關(guān)鍵任務(wù)領(lǐng)域[2]，如艦船控制、武器控制、工業(yè)控制和實(shí)時(shí)金融交易系統(tǒng)等。

1 DDS介紹

DDS規(guī)范最突出的特點(diǎn)在于其提出并定義的以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布-訂閱模型，并列舉和正式定義了一整套完整的服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS[3]。

1.1 發(fā)布-訂閱模型

以數(shù)據(jù)為中心的發(fā)布-訂閱模型為所有分布式節(jié)點(diǎn)之間建立了一個(gè)虛擬共享的“全局?jǐn)?shù)據(jù)空間(Global Data Space，GDS)”[4]。在該模型下，數(shù)據(jù)發(fā)布者只需用一個(gè)簡(jiǎn)單的主題(Topic)向“全局?jǐn)?shù)據(jù)空間”聲明自己要發(fā)布的數(shù)據(jù)，并通過(guò)配置QoS說(shuō)明自身提供的服務(wù)質(zhì)量級(jí)別，然后就可以向該空間發(fā)布數(shù)據(jù)；同樣，數(shù)據(jù)訂閱者也只需用一個(gè)主題向該空間聲明自己感興趣的數(shù)據(jù)，并配置QoS策略說(shuō)明自己需要的服務(wù)質(zhì)量級(jí)別，便可從該空間訂閱數(shù)據(jù)。發(fā)布者和訂閱者之間都不需要關(guān)心對(duì)方是誰(shuí)、有沒(méi)有在線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)IP或者端口信息等信息，全局?jǐn)?shù)據(jù)空間模型如圖1所示。

圖1 全局?jǐn)?shù)據(jù)空間模型

圖中的2個(gè)發(fā)布者Pub-A、Pub-B分別向GDS發(fā)布主題為A、B的數(shù)據(jù)，4個(gè)訂閱者Sub-A、Sub-B1、Sub-B2、Sub-C分別從GDS訂閱主題A、B、B、C，由于Pub-A和Sub-A主題相同，兩者之間根據(jù)匹配規(guī)則建立發(fā)布-訂閱關(guān)系，數(shù)據(jù)自動(dòng)由Pub-A推送到Sub-A，同樣Pub-B與Sub-B1、Sub-B2也實(shí)現(xiàn)了主題B的發(fā)布和訂閱。由于GDS中還沒(méi)有主題C的發(fā)布者，Sub-C暫時(shí)訂閱不到任何數(shù)據(jù)。

分布式節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序只需要調(diào)用DDS標(biāo)準(zhǔn)API即可完成數(shù)據(jù)的發(fā)布和訂閱，DDS中間件“自動(dòng)發(fā)現(xiàn)”遠(yuǎn)程通信節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)主題數(shù)據(jù)類(lèi)型(TopicType)、主題名稱(chēng)(TopicName)相同且QoS策略匹配的規(guī)則自動(dòng)建立發(fā)布-訂閱關(guān)系，發(fā)布者和訂閱者兩者之間就像建立了虛擬連接，訂閱者可以直接從發(fā)布者訂閱數(shù)據(jù)。DDS完全自動(dòng)地將數(shù)據(jù)從發(fā)布者傳送到數(shù)據(jù)訂閱者，這些對(duì)上層開(kāi)發(fā)者或者App是完全透明的。

該模型主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)系統(tǒng)中所有分布式通信節(jié)點(diǎn)間都是對(duì)等關(guān)系，由于不存在中心節(jié)點(diǎn)，也就不存在服務(wù)器瓶頸和單點(diǎn)失效問(wèn)題，某個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的崩潰或癱瘓不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)，因此系統(tǒng)可靠性明顯增強(qiáng)。

(2)實(shí)際數(shù)據(jù)的傳輸是直接由發(fā)布者“推”向訂閱者，中間不經(jīng)過(guò)任何服務(wù)節(jié)點(diǎn)，也無(wú)需發(fā)送“請(qǐng)求”信息，因此系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和高效性。

(3)沒(méi)有傳統(tǒng)Socket客戶(hù)端/服務(wù)器的IP或端口號(hào)概念，還沒(méi)有服務(wù)器必須先啟動(dòng)、雙方必須同時(shí)在線(xiàn)的緊耦合苛刻約束，數(shù)據(jù)發(fā)布者和訂閱者可以隨時(shí)隨地加入或退出“全局?jǐn)?shù)據(jù)空間”，在時(shí)間和空間兩個(gè)方面保證了系統(tǒng)的松耦合性，大大提高了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。

1.2 服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS

DDS規(guī)范正式定義了一整套完整的服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS。通過(guò)配置合適的QoS，應(yīng)用程序能在通信效率、通信質(zhì)量和系統(tǒng)資源占有率三者間找到最優(yōu)或極優(yōu)的平衡點(diǎn)，不僅能滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)復(fù)雜多變數(shù)據(jù)流的需求，還可以很好地配置和利用系統(tǒng)資源，提高通信效率。服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS將資源的可用情況、提供方對(duì)資源的占有程度及請(qǐng)求方對(duì)資源的期待程度分別程序化為主題QoS、發(fā)布者QoS和訂閱者QoS，QoS參數(shù)虛擬了底層的整個(gè)通信機(jī)制[5-6]。

2 各實(shí)體角色之間的邏輯關(guān)系

發(fā)布-訂閱通信模型將系統(tǒng)劃分為邏輯獨(dú)立的若干域(Domain)，每個(gè)域內(nèi)包含若干實(shí)體角色(Entity)，由這些實(shí)體角色完成數(shù)據(jù)的發(fā)布、訂閱及其他交互任務(wù)，其核心的實(shí)體角色包括：域參與者(DomainParticipant)、發(fā)布者(Publisher)、訂閱者(Subscriber)、主題(Topic)、數(shù)據(jù)作者(DataWriter)和數(shù)據(jù)讀者(DataReader)。這些實(shí)體角色都有與其對(duì)應(yīng)的若干服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS，每對(duì)連接的發(fā)布端點(diǎn)和訂閱端點(diǎn)之間也可以建立獨(dú)立的QoS協(xié)定。下面簡(jiǎn)要地說(shuō)明發(fā)布-訂閱模型以及各實(shí)體間的邏輯關(guān)系，如圖2所示[7-8]。

(1)Domain是一個(gè)范圍概念，由域號(hào)(DomainID)唯一標(biāo)示，只有在同一個(gè)域內(nèi)的通信實(shí)體才能通信，不同域內(nèi)的實(shí)體間無(wú)任何邏輯關(guān)系，因此域構(gòu)建了一個(gè)虛擬通信網(wǎng)絡(luò)，將同一物理網(wǎng)絡(luò)上的不同應(yīng)用系統(tǒng)從邏輯上相互隔離。

(2)DomainParticipant作為數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)的入口點(diǎn)，包含若干發(fā)布者、訂閱者和注冊(cè)主題，負(fù)責(zé)創(chuàng)建、刪除和管理這些實(shí)體。

(3)Publisher作為發(fā)布者角色，至少包含一個(gè)DataWriter，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建、刪除和管理DataWriter。同樣，Subscriber作為訂閱角色，至少與一個(gè)DataReader關(guān)聯(lián)，并負(fù)責(zé)創(chuàng)建、刪除和管理DataReader。

(4)DataWriter具體負(fù)責(zé)發(fā)布數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)布者通過(guò)調(diào)用DataWriter的write()函數(shù)發(fā)布數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)不會(huì)立刻被送出，實(shí)際的消息產(chǎn)生是通過(guò)Publisher和QoS綜合控制的[7]。

(5)DataReader負(fù)責(zé)訂閱數(shù)據(jù)，訂閱方式可采用異步方式(Listener)、同步方式(WaitSet)和非阻塞三種。對(duì)于DataWriter與DataReader共有的QoS策略，DataWriter提供的服務(wù)質(zhì)量級(jí)別都應(yīng)該等于或者超過(guò)DataReader請(qǐng)求的服務(wù)質(zhì)量級(jí)別，只有兩者QoS兼容時(shí)才建立通信過(guò)程，否則QoS匹配失敗。

圖2 DDS各要素組成模型

(6)Topic是DataWriter和DataReader相互通信時(shí)約定的主題，每個(gè)DataWriter/DataReader必須與一個(gè)主題綁定，相互通信的DataWriter與DataReader之間的主題數(shù)據(jù)類(lèi)型必須相同、QoS必須匹配。另外，Topic必須有確定的數(shù)據(jù)類(lèi)型，數(shù)據(jù)類(lèi)型通過(guò)基本類(lèi)型char、byte、int等進(jìn)行定義。

(7)Sample：即更新數(shù)據(jù)，是DataWriter和DataReader之間傳送的數(shù)據(jù)，也是Topic的一個(gè)具體值。

另外，所有DDS實(shí)體都有與其對(duì)應(yīng)的監(jiān)聽(tīng)類(lèi)(Listener)，用以監(jiān)聽(tīng)其狀態(tài)的改變，比如當(dāng)DataReader有新數(shù)據(jù)到達(dá)或QoS改變等狀態(tài)變化時(shí)，會(huì)觸發(fā)與其關(guān)聯(lián)的Listener類(lèi)的回調(diào)函數(shù)，即時(shí)通知應(yīng)用程序，應(yīng)用程序再讀取數(shù)據(jù)或采取其他動(dòng)作處理該事件[3,6]。由以上分析可以看出，DomainParticipant與DataReader、DataWriter之間具有明顯的層次和所屬關(guān)系。一個(gè)DomainParticipant可包含若干DataReader和Data Writer。

3 自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)原理

實(shí)際上，表面展現(xiàn)的智能化越高，底層實(shí)現(xiàn)的機(jī)制就越復(fù)雜。DDS中間件自動(dòng)地將數(shù)據(jù)從發(fā)布者推送到訂閱者這一“智能”過(guò)程需要復(fù)雜的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高效的發(fā)布-訂閱關(guān)系匹配算法和自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)做支撐，其關(guān)鍵技術(shù)就是數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)?！叭?jǐn)?shù)據(jù)空間”模型的關(guān)鍵點(diǎn)在于，每個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)空間內(nèi)并沒(méi)有存放該空間內(nèi)的全部數(shù)據(jù)，而只存放了其感興趣的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，DDS通過(guò)雙層自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)建立了一個(gè)虛擬“全局?jǐn)?shù)據(jù)空間”[9-10]。

所謂實(shí)體自動(dòng)發(fā)現(xiàn)是指不同分布式節(jié)點(diǎn)上相互通信的DDS內(nèi)部實(shí)體角色DomainParticipant、DataWriter、DataReader之間能夠自動(dòng)地相互發(fā)現(xiàn)對(duì)方、自動(dòng)建立發(fā)布訂閱關(guān)系，進(jìn)而自動(dòng)完成數(shù)據(jù)由發(fā)布者到訂閱者的過(guò)程，這些后臺(tái)處理對(duì)上層DDS應(yīng)用(App)開(kāi)發(fā)者是完全透明的。自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)在后臺(tái)為每個(gè)域參與者構(gòu)建了一個(gè)全局的發(fā)布-訂閱關(guān)系拓?fù)鋱D，域參與者能夠與遠(yuǎn)程通信的其他域參與者構(gòu)建虛擬連接，準(zhǔn)確地將上層傳遞的相關(guān)主題數(shù)據(jù)由發(fā)布者“推送”到訂閱者[11]。

基于以上分析的DDS內(nèi)部核心實(shí)體角色的功能定位和邏輯關(guān)系，將自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)劃分為兩個(gè)邏輯層：域參與者層和發(fā)布-訂閱端點(diǎn)層。域參與者層主要完成本地域內(nèi)參與者與遠(yuǎn)程參與者之間的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，為每個(gè)域參與者構(gòu)建可能與其具有通信關(guān)系的其他遠(yuǎn)程域參與者的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；發(fā)布-訂閱端點(diǎn)層是在前一層已經(jīng)構(gòu)建的參與者之間通信拓?fù)潢P(guān)系的基礎(chǔ)上，具體構(gòu)建發(fā)布端點(diǎn)和遠(yuǎn)程訂閱端點(diǎn)之間的發(fā)布-訂閱關(guān)系，建立分布式節(jié)點(diǎn)之間的虛擬連接。這兩層之間具有嚴(yán)格的先后順序關(guān)系，只有第一層的域參與者自動(dòng)發(fā)現(xiàn)完成后，才能進(jìn)入第二層發(fā)布-訂閱端點(diǎn)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。

3.1 域參與者自動(dòng)發(fā)現(xiàn)

域參與者層自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)主要是通過(guò)各個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的DDS交換域參與者描述信息(participantDATA)，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)維護(hù)該信息組成的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)[3,12]。participantDATA內(nèi)部包含了參與者的全局唯一標(biāo)識(shí)符(GUID)、網(wǎng)絡(luò)地址IP、采取的QoS策略等信息，其傳輸通過(guò)DDS內(nèi)置的專(zhuān)門(mén)訂閱和發(fā)布此主題數(shù)據(jù)的p-DataReader和p-DataWriter完成。這兩個(gè)實(shí)體與普通DataReader和DataWriter的主要區(qū)別在于，其對(duì)用戶(hù)是隱身的，完全由DDS內(nèi)部來(lái)管理。以A和B兩個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)為例(NodeA和NodeB)，具體說(shuō)明其中的協(xié)議過(guò)程和控制原理，如圖3所示[11]。

(1)NodeA內(nèi)部DDS創(chuàng)建域參與者時(shí)，以best-effort方式通過(guò)p-DataWriter向外廣播發(fā)布participant-A-DATA數(shù)據(jù)，發(fā)布過(guò)程以周期(periodtime)形式進(jìn)行，并且在第一個(gè)周期內(nèi)，隨機(jī)發(fā)送N次重復(fù)數(shù)據(jù)包，periodtime和N通過(guò)QoS策略預(yù)先配置。

圖3 域參與者層自動(dòng)發(fā)現(xiàn)協(xié)議控制過(guò)程

(2)當(dāng)NodeB內(nèi)部DDS創(chuàng)建域參與者時(shí)，與步驟(1)過(guò)程相同，也以廣播方式向其他域參與者發(fā)布participant-B-DATA數(shù)據(jù)。

(3)當(dāng)NodeA節(jié)點(diǎn)p-DataReader收到該participant-B-DATA主題數(shù)據(jù)后，將根據(jù)預(yù)先配置的QoS策略判斷是否需要響應(yīng)，若不需要與NodeB通信，就忽略該信息；若需要，則將該participant-B-DATA數(shù)據(jù)添加到本地信息庫(kù)，并在預(yù)先配置的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)向NodeB發(fā)送其已經(jīng)創(chuàng)建的參與者信息participant-A-DATA。

(4)與過(guò)程(3)原理相同，NodeB收到participant-A-DATA后，將此域參與者信息記錄到本地信息庫(kù)。

至此，NodeA與NodeB交換了彼此的DDS參與者信息，并記錄在本地信息庫(kù)中，參與者自動(dòng)發(fā)現(xiàn)過(guò)程結(jié)束。圖中①和②分別表示NodeA和NodeB的服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS配置的隨機(jī)發(fā)送的合理時(shí)間。

DDS在三種事件觸發(fā)下，需要發(fā)送participantDATA通知其他DDS節(jié)點(diǎn)，分別是：(a)創(chuàng)建域參與者；(b)刪除域參與者;(c)該域參與者的服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS改變時(shí)。(b)與(c)的過(guò)程與上面說(shuō)明(a)的協(xié)議過(guò)程相同。在遠(yuǎn)程DDS收到participantDATA后，應(yīng)實(shí)時(shí)更新本地信息庫(kù)，以保證發(fā)布-訂閱關(guān)系的實(shí)時(shí)更新。這個(gè)信息庫(kù)就跟路由表一樣，準(zhǔn)確描述了參與者之間的通信關(guān)系，從而建立了域參與者的系統(tǒng)通信拓?fù)潢P(guān)系圖。

3.2 發(fā)布-訂閱端點(diǎn)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)

發(fā)布-訂閱端點(diǎn)層的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)目的在于，通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)布-訂閱關(guān)系，從而構(gòu)建“全局?jǐn)?shù)據(jù)空間”的虛擬連接。該部分通過(guò)DDS域參與者之間自動(dòng)交換其所屬的發(fā)布端點(diǎn)描述信息(publicationDATA)和訂閱端點(diǎn)描述信息(subscribeDATA)來(lái)實(shí)現(xiàn)。publicationDATA和subscribeDATA的交換通過(guò)DDS中間件內(nèi)置的兩對(duì)數(shù)據(jù)作者和數(shù)據(jù)讀者發(fā)布和訂閱完成，分別是pb-DataReader、pb-DataWriter和sb-DataReader、sb-DataWriter。域參與者層自動(dòng)發(fā)現(xiàn)結(jié)束后，會(huì)觸發(fā)域參與者之間的匹配事件，即將域參與者與遠(yuǎn)程域參與者之間的pb-DataReader/sb-DataReader和pb-DataWriter/sb-DataWriter分別進(jìn)行匹配，匹配成功以后，通過(guò)reliable方式進(jìn)行發(fā)布和訂閱。

在創(chuàng)建DataReader/DataWriter時(shí)，域參與者基于已構(gòu)建的域參與者通信關(guān)系信息庫(kù)，向與其通信的其他域參與者廣播新創(chuàng)建的Reader/Writer的描述信息publicationDATA和subscribeDATA，以聲明該域參與者創(chuàng)建了新的發(fā)布或訂閱端點(diǎn)，其他遠(yuǎn)程域參與者收到后，將這些信息與本地訂閱端點(diǎn)或發(fā)布端點(diǎn)匹配，若成功，則建立新的發(fā)布-訂閱關(guān)系，并將這些信息添加到本地發(fā)布端點(diǎn)和訂閱端點(diǎn)信息庫(kù)。另外，當(dāng)域參與者所屬的DataReader/DataWriter的QoS策略發(fā)生變化或被刪除時(shí)，也會(huì)觸發(fā)publicationDATA/subscribeDATA的發(fā)布事件。這些內(nèi)部實(shí)體的發(fā)布-訂閱過(guò)程也對(duì)上層用戶(hù)完全透明，使DDS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者將精力更多地放在業(yè)務(wù)邏輯處理方面。以NodeA內(nèi)部創(chuàng)建數(shù)據(jù)作者DataWriter C為例具體說(shuō)明協(xié)議過(guò)程和控制原理,如圖4所示。

圖4 發(fā)布-訂閱端點(diǎn)層自動(dòng)發(fā)現(xiàn)協(xié)議控制過(guò)程

(1)NodeA的域參與者創(chuàng)建數(shù)據(jù)作者DataWriter C時(shí)，本地的pb-DataWriter會(huì)向NodeB發(fā)布該DataWriter C的端點(diǎn)描述信息publication C DATA，并向NodeB發(fā)送HB(F=0),請(qǐng)求NodeB發(fā)回確認(rèn)ACKNACK。

(2)NodeB訂閱到publication C DATA后，將其與本地的DataReader相匹配，若匹配成功，則建立發(fā)布-訂閱關(guān)系，并更新本地發(fā)布-訂閱端點(diǎn)信息庫(kù)，否則，忽略該信息，最后向NodeA返回確認(rèn)ACKNACK，表明已收到該信息。

當(dāng)DataWriter C的QoS策略改變和被刪除時(shí)的過(guò)程與創(chuàng)建的協(xié)議過(guò)程和控制原理相同。圖中①和②分別表示NodeA的pb-DataWriter和NodeB的pb-DataReader服務(wù)質(zhì)量控制策略QoS配置的隨機(jī)發(fā)送的最小確認(rèn)時(shí)間和合理確認(rèn)時(shí)間[8,13]。

4 應(yīng)用測(cè)試

基于雙層自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)開(kāi)發(fā)DDS系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)分析軟件，可以直觀(guān)顯示系統(tǒng)發(fā)布-訂閱狀態(tài)和通信拓?fù)潢P(guān)系，并實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)關(guān)鍵實(shí)體角色的QoS變化，幫助DDS開(kāi)發(fā)者調(diào)試和快速定位系統(tǒng)問(wèn)題。在DomainID為0的域內(nèi)創(chuàng)建2個(gè)主題，分別為Square、Circle，針對(duì)Square主題創(chuàng)建DataReader和DataWriter，Circle主題僅創(chuàng)建DataWriter。由圖5的測(cè)試結(jié)果表明，DDS監(jiān)聽(tīng)分析軟件能夠正確監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)布和訂閱匹配狀態(tài)，直觀(guān)顯示系統(tǒng)的發(fā)布-訂閱關(guān)系拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖5 發(fā)布-訂閱關(guān)系匹配結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)適用于大規(guī)模分布式系統(tǒng)，以解決大量周期數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信問(wèn)題[10,14]，在未來(lái)大數(shù)據(jù)時(shí)

代將有更廣闊的應(yīng)用空間。利用文中介紹的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)技術(shù)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)監(jiān)控軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)和分析系統(tǒng)發(fā)布和訂閱狀態(tài)信息，記錄所有歷史數(shù)據(jù)，提供完整且直觀(guān)的系統(tǒng)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使開(kāi)發(fā)者更好地理解分布式系統(tǒng)、調(diào)配性能參數(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)集成和擴(kuò)展。

[1] 楊傳順，王學(xué)萬(wàn)．實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量控制的研究[J]．計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011，21(5):231-234．

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[14] Interface Definition Language (IDL) version 3.5[S].[s.l.]:OMG,2014．

Automatic Discovery Technology of Real-time Data Distribution Service

ZOU Ge1,LIU Yun-fei2

(1.City University of Hong Kong，Hong Kong 999077,China; 2.Jiangsu Automation Research Institute,Lianyungang 222006,China)

DDS,a international specification promulgated by Object-Manage-Group (OMG),focuses on real-time distribution system communication and puts forward the key Global Data Space (GDS) thought,which is decoupling,real-time,high reliability and throughput.The communication model of the DDS is introduced,the logical relationship between the key roles is summed up,and the GDS idea analyzed.Then the Automatic Discovery Technology for remote entities,as the key technology of GDS,is researched,which includes two layer automatic discovery mechanism (participant layer and pub-sub endpoint layer),protocol process of key entities,control logic,and refresh mechanism when joining or leaving.The technology can be used to design and develop system monitoring software,real-time monitoring and analysis of system status information published and subscribed,recording historical data,providing a complete communication topology,which enables developers to better understand the distributed system,calibrate system design,deploy performance parameters and optimize system integration and extension.

data distribution service;publish-subscribe;automatic discovery;global data space

2015-12-06

2016-03-24

時(shí)間：2017-01-04

鄒 歌(1993-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娮有畔⑾到y(tǒng)。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170104.1023.032.html

TP311

A

1673-629X(2017)01-0025-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.01.006