面向实时数据分发服务的DDS性能研究
摘要: 复杂网络环境下的实时高效通信,是分布式系统开发必需面对的问题。OMG(Object-Manage-Group)针对分布式实时系统,推出了以数据为中心的发布/订阅模型—DDS 服务规范。本文研究了DDS 规范的通信机制,分析了其通信特点以及在分布式实时系统中的优势,实现了在异构网络节点间的实时通信。
关键词: 分布式; 实时; 发布/订阅; 网络性能
引言
计算机网络是一个复杂的异构体系,Windows 桌面系统、UNIX 工作站、Linux 系统、嵌入式终端,不同的应用环境要求不同的网络传输质量,网络规模的动态变化等等,这些构成了网络的异构性和复杂性。而在多数网络系统中,信息的实时获取是非常关键的问题。不同的源地址将信息发布出去,相应地,网络中对此感兴趣的节点获取该信息,同时还要考虑到QoS(不同的信息制造者和信息消费者对QoS 有不同的要求)。尤其是在实时性要求高和任务紧急的系统中,要能做到“在正确的时间、正确的地点获得正确的数据(3R)”,对系统的要求是非常高的。因此,异构的计算机网络是不可避免的, 在复杂的网路环境中实现高效的网络通信,是分布式系统开发必须面对的问题。DDS 数据分发服务(data distribution service, DDS),是一种分布式实时系统的数据发布/订阅模型,纯粹以数据为中心来进行数据分发,大大增强通信的实时性和灵活性。它的目标在于促进分布式系统中数据高效、可靠地分发。
1 DDS 通信及应用模型
1.1 实时系统的数据分发协议DDS
DDS 是OMG 提供的实时系统的一种软件技术规范(Data Distribution Service for Real-time Systems),DDS 服务以数据为中心,分布式节点在网络上以发布或订阅的方式传输数据,节点可以是发布者或订阅者,或者既是发布者又是订阅者。网络中的数据对象用主题(Topic)做标识,分布式节点在全局数据空间中发布或订阅感兴趣的主题信息。各个节点在逻辑上无主从关系,点与点之间都是对等关系,通信方式可以是点对点、点对多、多对多等,在QoS 的控制下建立连接,自动发现和配置网络参数(如图1)。这种发布/订阅的数据传输模型,比之传统的客户端/服务器的传输模型,可以更高效的传播数据,而且网络节点可以方便的添加或删除,适于高效的数据传输和网络结构的动态变化。
DDS 规范定义了丰富的服务质量策略(Quality of Service Policies)。QoS 是一种网络传输策略,应用程序指定所需要的网络传输质量行为,QoS 服务实现这种行为要求,尽可能的满足客户对通信质量的需求。DDS 定义的QoS 策略,使其对复杂网络环境的适应性和鲁棒性大大增强,优化网络传输质量。
1.2 DDS 应用模型
DDS 具有平台独立的特性,是一种网络通信中间件,屏蔽了底层网络的复杂性。应用程序只需要关注应用的实现,而不需要考虑具体网络传输。
总之,DDS 具有优越的网络传输性能, 其发布/订阅的数据模型,允许任意数量的逻辑上的分布式节点;点对点的逻辑通信模式和QoS 的策略保证,使得网络具有良好的实时性和冗余性;平台无关的模型特性, 使得其具有良好的跨平台性和对异构网络的适应性;其对等的分布式特点,灵活的数据传输方式,也决定了DDS 适合高度动态变化的网络结构。
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