OpenDDS自学

前言

最近做毕设要做一个DDS系统和TISA系统的网关,完全没有基础,只好对着OpenDDS的Developers’ Guide和《分布式系统实时发布/订阅数据分发技术》这本书一点一点学(顺便吐槽这本书就是guide的翻译版,很多语句不通)。遇到很多问题,持续更新,随着慢慢看能解决一部分,希望高手指正。

一些概念

  • entity是什么?
    答:DCPS entities包括topic, data writer,data reader, publisher, subscriber, domain participant。
  • sample数据样本?
    答:需要发布/订阅的数据。
  • DDS application是什么?
    答:dds应用程序,可以认为是需要发布、订阅数据的双方,datawriter,datareader是它们用于收发的一部分。
  • 实例和对象的区别?
    答:抽象类是无法实例化的,它们的对象只能叫对象;一般类的实例化对象,即可简称对象,也可简称实例。
  • sample,instance(实例),fields(字段)和key(键)的关系?
    key,field和instance
    OpenDDS要求数据类型是结构体(类),instance便是这个类的对象(实例),具体来说就是被传输的sample。
    一个域里有多种主题;发布消息时,一个主题下有按照结构体(类)创建多个实例instances;key用来识别同一主题下的不同的实例。发布时,拥有不同key的sample是同一主题下的不同实例。默认QOS下,同一个key下的后继的样本视为之前样本的替代。而字段其实就是只源码里的某一段代码。

(汉语书中对example和instance的翻译都是“实例”,我也是迷醉。。。。)其实有点面向对象的概念。
字段

源文件解读

Chap3的例子

  • chap3的例子中message.subject_id是键,用来区分不同实例。可是明明Messenger::Message message;只创建了一个message实例,每次更改键值其实不是创建不同实例,而是同一个实例改变了值发出去。
  • chap3例子里面用了一个for循环来发布不同的实例,所有发布出去之后,再等待subscriber接收。因此,wait_for_acknowledgements()是在for循环之外的。原因:

由于DDS内部数据的发布和订阅是解耦的,因此,如果在发送的所有数据已经被订阅所接收之前,发布被断开/关闭,则不能保证数据被递送。如果应用要求所有的发布数必须被接收,那么,可以进行wait_for_acknowledgements()操作,允许发布进行等待,直到subscriber接受完所有写入数据。

其他例子

待解决的疑问

  1. 有关概念的疑问
    • 域参与者工厂(Participantfactory)是个什么?
    • 一个订阅者、一个发布者的体系是怎么发布订阅的?InfpRepo怎么工作?
  2. 有关创建工程的疑问
    • Chapter3的messenger.idl和后面的publisher有什么关系?
    • perl干什么用的?run_test.pl为什么可以在命令行中显示发布/订阅过程?
    • chapter3示例中在cpp文件中先建立subscriber和publisher,然后是datawriter和datareader,是不是和实际情况相反?
    • 如何拓展到多个订阅/发布体系?
    • 似乎只创建了发布者和订阅者,和需要发布数据的应用程序如何建立联系(接口)?
  3. 有关命令行运行的疑问
    • 运行chapter3的示例老出现:
      [warning] Could not find FQDN. Using "QUBPJJDAV3WB803" as fully qualified hostname, please correct system configuration.
      什么原因?和系统configuration有什么关系?

Example使用和编译工程

  • 文件夹介绍
    /bin/中有DCPSInforepo.exe
    /DevGuideExamples/主要包含三个示例程序
    /docs中包含很多说明文档,可以在github中阅读效果更好
    /examples里有四个例子
    /tools/里有monitor和图形化界面

  • OpenDDS自带的各种例子如何解读、加以学习?
    汉语书和Developer’s Guide上只有一个例子,是此路径
    D:\OpenDDS-3.13.1\DevGuideExamples\DCPS\Messenger下的publisher.exe和subscriber.exe罢了。example文件夹和Devexampl’e文件夹下的其他例程,运行方法参照README文档,同样命令行启动就好。**自己编写publisher和subscriber编译之后运行,方法是一样的。只是自己编写的过程中需要注意头文件的引用。

  • D:\OpenDDS-3.13.1\DevGuideExamples\DCPS\Messenger.minimal为例,里面有三个工程文件:

    MessengerMinimal_Idl.vcxproj
    MessengerMinimal_Publisher.vcxproj
    MessengerMinimal_Subscriber.vcxproj
    

一个示例文件夹下,Messenger,Publisher’和Subscriber是三个工程,分别由三个工程文件.vcxproj组织。点开之后可以看到各种依赖项、头文件、源程序等等。其中Messenger是没有源文件和头文件的,因为仅IDL文件编译得到,没有自己编写的.cpp源文件,只有IDL编译器编译生成的.cpp文件。在MessengerMinimal_Idl.vcxproj工程中能看到定义数据类型的.IDL文件和辅助编译的.mpc文件。另外,两个中能看到Publisher.cppSubscriber.cpp源文件。

  • 搞清楚一对一体系从头开始,需要写哪些文件,进行什么步骤的编译,最后能生成在cmd中运行的.exe文件?
    答:

    1. 创建Demo.idl文件,在里面定义要传输的DCPS数据类型(定义结构体)、加入编译指令、定义DCPS数据类型的键;
    2. 编写Demo.mpc文件,里面定义了一个idl工程;
    3. 使用MPC命令生成Visual Studio的解决方案文件和工程文件.sln和.vcproj;
    4. VS中打开.sln文件,直接编译,即可编译前面的idl文件,生成各种支持文件;
    5. 在Demo.idl中加入publisher相关的内容,新建Publisher.cpp文件,再用之前的命令生成.sln文件。
    6. 更改publisher.cpp中的逻辑内容;
    7. 编译publisher.cpp生成.exe,即得到publisher应用。
      build publisher from scratch
  • 如何使用OpenDDS建立订阅/发布体系?
    答: 总体分为两步:写IDL、cpp逻辑、编译生成.exe文件,之后在命令行中采用共享文件或者其他方式启动;只使用Inforepo,其他的可以自己改写。

    • 建立发布者和订阅者编译过程:
      见上一个问题
    • 命令行启动:
    1. 使用DCPS信息仓库(DCSPInfoRepo.exe),在D:\OpenDDS-3.13.1\bin路径之下,命令行中输入
      D:\OpenDDS-3.13.1\bin\DCPSInfoRepo -o $publisher和subscriber的路径\simple.ior
      
      启动信息仓库,并将信息写入simple.ior文件,供Publisher和Subscriber使用。注意,为了能被publisher使用,需要写入publisher所在的目录或者启动publisher时注明.ior文件的系统路径。
      2. 启动订阅者和发布者,命令行中输入:
      //第一个命令行窗口
      subscriber -DCPSInfoRepo file://simple.ior
      //再开一个新的命令行窗口输入
      publisher -DCPSInfoRepo file://simple.ior
      

结构

DCPS结构图

  • Datawriter和DataReader的作用:
    每个Datawriter只能绑定一个topic。应用程序使用Datawriter的指定类型的接口,在该Datawriter主题上发布数据样本。Datareader负责对数据进行编码,并传递给Publisher准备进行传输,Publisher负责获取待发布的数据并把它分发到所在域中所有的订阅者处。一个Publisher可以管理一个或多个Datawriter。

    每个Datareader只能绑定一个Topic。Subscriber从Publisher处接受数据,并将其传递给所有与其相连的Datareader。Datareader负责从订阅者那里获取数据,并解码为对应主题的适当类型,再将样本传递给应用程序。

集中式发现InfoRepo

  1. 不参与数据传递,只用于DDS应用发现彼此;
  2. 在一个DDS域上,可以运行多个Inforepo,分别负责互不重叠的部分;
  3. 多个inforepo可以形成一个联邦,联邦中的不同repository为了互相识别,需要有识别码;

点对点发现

  • networtrk port和network endpoints都是什么?网络端口和网络节点。
  • RTPS,可以和非OpenDDS交互。
  • 怎么理解’Interoperability with other DDS implementations must utilize the peer-to-peer method, but can be useful in OpenDDS-only deployments.‘
    答:OpenDDS系统中的应用程序如果希望和非OpenDDS系统,但遵循OpenDDS规范的应用进行交互,需要用RTPS,形成peer to peer发现。

QoS策略

  1. DEADLINE
  • 功能:允许应用程序在指定的时间内检测数据是否被写入或者读取,在订阅端指定writer()发布样本的最大间隔时间,在订阅端制定接受实例的新样本的最大时间间隔。
  • 适用: 需要周期发布数据的应用程序,实体包括:DataWriter,DataReader,topic等。
  • 生命周期:可在关联的实体启用之后修改策略,
    • 用于DataWriter和Datareader,需要所有关联的写着、读者都修改
    • 用于Topic,策略修改后,只影响以后创建的写者、读者。
  1. LIFESPAN
  • 功能:允许应用程序指定样本合适失效,失效的样本不会传递给subscriber;
  • 适用:topic,DataWriter
  • 生命周期:可在运行时修改,只影响修改后发布的数据。
  1. TIME_BASED_FILTER
  • 功能:指定接收者以多大的时间间隔接收数据;
  • 适用:Datawriter

Note:4,5,6是分别为三类实体提供附加信息的策略,分别为user,topic,和group,其中datawriter和datareader是用户user,而publisher和subscriber属于group,参照结构图可以理解。

  1. USER_DATA
  • 功能:应用程序提供保护附加信息的方式;
  • 适用:Domainparticipaint, DataReader, DataWriter;
  • 生命周期
  1. TOPIC_DATA
  • 功能:;
  • 适用:topic;
  • 生命周期:对于DataWriter, Datareader, 内置主题数据有效。
  1. GROUP_DATA
  • 功能:;
  • 适用:topic;
  • 生命周期:对于DataWriter, Datareader, 内置主题数据有效。
  1. LIVELINESS
  • 功能:控制何时以及如何检测参与者是否还存活,存活表示参与者仍然处于可访问和激活状态;
  • 适用:topic,datareader,datawriter,在主题上使用该策略,会是与该主题关联的datawriter,datareader都有效;
  • 选项:kind有三种选择,表示自动或者实体手动检测,检测参与者存活。
  1. RELIABILITY
  • 功能:按策略设置控制数据写者对数据样本的处理方式。
  • 适用:主题,写者,读者
  • 选项:kind设为REALIABLE_REALIABILITY_QoS表示表示服务最终把数据样本递送给适当的Datareader。BEST_EFFORT_QOS表示数据写者不保证数据有效性,允许丢弃样本。

后面14个之后再更新。。感觉当务之急是如何使用,不是背手册。

QOS的表示方法一个结构体

每个QoS策略都用一个结构来表示;每个实体都支持一部分策略,并用一个结构体把所支持的策略组合在一起。

QoS匹配模型

实体对象:除了前面说的实体,还包括DomainParticipantFactory

set_qos()用来为某个实体设置QoS,将新的策略添加到之前的策略集上,如果和之前的不一致,则更改失败。

为了保证通信,发布端和订阅端的QoS应当兼容。

RxO值 N/A
适用 同时适用于发布端、订阅端 同前 只能用于一种
兼容 必须设为兼容 自动兼容 无关

“能否改变”特性决定了某个QoS策略能否在实体有效后再改变。

从Rxo和“能否改变"两个维度评价QoS。

第七章 传输配置

传输的概念

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