【DDS】DDSI-RTPS规范

DDS DDSI-RTPS规范

背景

• DDSI-RTPS：全称“Real-time Publish Subscribe Protocol DDS Interoperability Wire Protocol”，它是DDS Wire-protocol。是DDS实施互操作性（标准化）协议。(一下将DDSI-RTPS，简称为RTPS)
• 关于DDS，参考:
  【DDS】DDS与OpenDDS
• 这里的Wire Protocol指的是？他指的是一种传输机制。

A wire protocol is the mechanism for transmitting data from point a to point b.

• 本文主要关注：RTPS规范中，数据交互的结构（可以大致理解为网络拓扑结构）
• RTPS与具体使用的传输方式(如UDP/IP)无关，它定义了一套专为DDS设计的“wire protocol”。它定义了一套PIM模型。DDS厂商根据该模型，进行具体的实现。PIM模块包括：

1. Structure Module：RTPS实体如何表示
2. Message Module：RTPS使用的消息表示
3. Behavior Module：如何交互消息，交换哪些消息
4. Discovery Module：端点间如何发现
   

• 如何保证可靠性传输？

1. 可靠性不依赖于具体的实现(TCP or UDP)
2. RTPS定义了可靠性规范

数据交互

• 这里只关注DDS(DDSI-RTPS)的网络拓扑结构。也就是数据交互的部分。
• DDS实体数据的交互可简单归纳为两部分：

1. 端点间发现：包括Participain Discover 与Endpoint Discovery
2. 端点间(已匹配)传输数据: RTPS Writer与RTPS Reader数据传输

Discover

• Discover包括:Participaint Discover和EndPoint(Writer/Reader) Discover

Participaint Discover

• 每个Participant包含内置的ParticipiantDataWriter与ParticipiantDataReader，以及PariticipaintData(Topic)，根据DDSI-RTPS的规定，Simple Participant Discovery Protocol（所有DDS实现者必须实现的 Pariticipanit Discovery规范）使用内置的Writer/Reade/Topic实现 Discovery。
• 如何实现Participaint Discovery？Participant使用ParticipiantDataWriter向LocatorList(预定义)中的地址发送消息(定期)。告知自身是Active状态。
• LocatorList：Unicast(指定或自动配置)+Multicast (由具体实现指定)
  

EndPoint Discovery

• Participaint Discover后进行Endpoint Discovery，交换Endpoint信息
• 每个Endpoint包含内置的PubWriter/Reader、SubWriter/Reader以及对应的内置主题(topic)。根据DDSI-RTPS的规定， Simple Endpoint Discovery Protocol（所有DDS实现者必须实现的 Pariticipanit Discovery规范）使用内置的Writer/Reade/Topic实现 Discovery。
• EndPoint向LocatorList(unicast and multicast)发送消息

Transport

• 经过Discovery后，Writer与Reader相互匹配。可以进行数据的传输(订阅的Topic)。
• 其数据传输的大致过程为：

1. DataWriter 添加CacheChange 到HistoryCache中（本地缓存）
2. DataWriter将CacheChange发送到相应的DataReader的HistoryChace（本地缓存）
3. HistoryCache（Reader）通知Reader有新的CacheChange。
4. Reader读取数据。
   

RTPS建议实体的两个实现参考模型:

Stateless Reference Implementation

• 特点：

no state on remote entities
improved scalability
less memory
more bandwidht usage

Stateful Reference Implementation

• 特点：

maintains full state on remote entities
reduced scalability
more memory
minimizes bandwidth usage

Depending on how much state is maintained, implementations may be a combination of the reference implementations.

全局数据空间

• 关于DDS全局数据空间的理解如下：

1. 由存在于不同物理位置上的HistoryCache构造的全局数据空间
2. 逻辑上统一，物理上分布式的
   

参考资料

• DDSI-RTPS v2.2

DDS系列

【DDS】DDS与OpenDDS
【DDS】DDS-RPC通信机制
【DDS】基于OpenDDS的DDS-RPC实现