实时发布 - 订阅（RTPS）

实时发布 - 订阅（RTPS）

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RTPS协议由Real-Time Innovations，Inc。开发，作为数据分发系统的有线协议。

此页面仅包含对RTPS的简短介绍。 有关更多详细信息，您可以访问以下来源：

• 实时发布 - 订阅线协议DDS互操作性线协议（DDSI）： http ：//www.omg.org/spec/DDSI/

• 完整的OMG DDS标准规范： http ：//www.omg.org/cgi-bin/doc？tptc / 03-07-07

• NDDS和RTPS信息： http ：//www.rti.com/resources.html

介绍

随着Internet的爆炸式增长，TCP / UDP / IP协议套件已成为构建所有基于Internet的通信的基础框架。 他们的成功证明了这些协议的普遍性和强大性。但是，这些传输级协议的级别太低，不能被最简单的应用程序直接使用。 因此，出现了更高级别的协议，例如HTTP，FTP，DHCP，DCE，RTP，DCOM和CORBA。 这些协议中的每一个都填补了一席之地，为特定目的或应用领域提供了良好调整的功能。

在网络通信中，与许多工程领域一样，事实上一种尺寸并不适合所有人。 工程设计是关于做出正确的权衡取舍，这些权衡取舍必须平衡相互冲突的要求，例如通用性，易用性，功能丰富性，性能，内存大小和使用，可伸缩性，确定性和健壮性。 必须根据信息流的类型（例如，定期，一对多，请求 - 回复，事件）以及应用程序和执行平台施加的约束来进行这些权衡。

实时发布 - 订阅（RTPS）有线协议提供两种主要的通信模型：发布 - 订阅协议，它将数据从发布者传输到订阅者; 以及传输状态的复合状态转移（CST）协议。

RTPS协议旨在运行不可靠的传输，例如UDP / IP。 RTPS协议设计的主要目标是：

• 即插即用连接，以便自动发现新的应用程序和服务，应用程序可以随时加入和离开网络，而无需重新配置。
• 性能和服务质量属性，可通过标准IP网络为实时应用程序提供尽力而可靠的发布订阅通信。
• 可配置性，以平衡每个数据交付的可靠性和及时性要求。
• 模块化允许简单设备实现子集并仍然参与网络。
• 可扩展性，使系统可以扩展到非常大的网络。
• 可扩展性，允许使用新服务扩展和增强协议，而不会破坏向后兼容性和互操作性。
• 容错，允许创建没有单点故障的网络。
• 类型安全，以防止应用程序编程错误损害远程节点的操作。

RTPS协议在DomainParticipants的域中运行。 DomainParticipant包含本地CommunicationEndpoints，通过它使用RTPS协议发送或接收信息。CommunicationEndpoints是读者或作者。 编写者在域上提供本地可用数据（复合状态或问题流）。 读者获取此信息。

作家有两大类：出版物和CST编写者。 Publication是一个Writer，它使用发布 - 订阅协议和语义向一个或多个Subscription实例提供问题。

DomainParticipant中存在发布表明DomainParticipant愿意将问题发布到域上的匹配订阅。 出版物的属性描述了内容（主题），问题类型以及在域上发布的问题流的质量。

读者有两大类：订阅和CSTReaders。 订阅是一种使用发布 - 订阅协议从一个或多个发布实例接收问题的Reader。

Subscription的存在表明DomainParticipant希望从Publications接收域中特定主题的问题。 订阅具有标识数据的内容（主题），问题的类型以及它希望接收问题流的质量的属性。

CSTWriter和CSTReader分别等同于Publication和Subscription，但用作状态同步协议（CST）的通信端点。

每个Reader（CSTReader或Subscription）和Writer（CSTWriter或Publication）都是DomainParticipant的一部分。 DomainParticipant及其读者和写者是本地的，在图1.1中通过关键字“local”表示DomainParticipant与其CommunicationEndpoints之间的关系。

DomainParticipants有两种：Managers和ManagedApplications。 Manager是一个特殊的DomainParticipant，可帮助ManagedApplications在域内自动发现彼此。 ManagedApplication是由一个或多个Managers管理的DomainParticipant。 每个ManagedApplication都由至少一个Manager管理。

该协议提供两种类型的功能：

• 数据分发：RTPS协议规定了支持发布 - 订阅协议（从发布到订阅发送问题）和复合状态转移（CST）协议（将状态从CSTWriter转移到CSTReader）的消息格式和通信协议，各种服务水平。

• 管理：RTPS协议定义了CST协议的特定用途，使DomainParticipants能够获取有关域中所有其他DomainParticipants和CommunicationEndpoints的存在和属性的信息。 此metatraffic使每个DomainParticipant都能获得域中所有DomainParticipants，Readers和Writers的完整图片。 此信息允许每个DomainParticipant将数据发送到正确的位置并解释传入的数据包。

基本RTPS传输接口

RTPS旨在运行在不可靠的传输机制上，例如UDP / IP。 协议在问题和状态的转移中实现可靠性。

RTPS利用传输机制的多播功能，其中来自发送方的一条消息可以到达多个接收方。

RTPS旨在促进底层通信机制的确定性。 该协议还提供了确定性和可靠性之间的公开权衡。

基本逻辑消息

RTPS协议使用五条逻辑消息：

• ISSUE：包含应用程序的UserData。 问题由出版物发送到一个或多个订阅。

• VAR：包含有关实体属性的信息，实体属性是复合状态的一部分。 VAR由CSTWriters发送到CSTReaders。
• HEARTBEAT：描述Writer中可用的信息。 HEARTBEAT由Writer（Publication或CSTWriter）发送给一个或多个读者（订阅或CSTReader）。
• GAP：描述与读者不再相关的信息。
• ACK：向Writer提供有关Reader状态的信息。

这些逻辑消息中的每一个都在特定的读者和作者之间发送，如下所示：

• 发布到订阅：内容和HEARTBEAT
• 订阅到发布：确认
• CSTWriter到CSTReader：VAR，GAP和HEARTBEAT
• CSTReader到CSTWriter：ACK

读者和作者都是RTPS消息的发送者和接收者。 在协议中，逻辑消息ISSUE，VAR，HEARTBEAT，GAP和ACK可以以几种方式组合成单个消息，以有效地使用底层通信机制。 第3章介绍了Message的格式和结构。

底层线表示

RTPS使用对象管理组（OMG）定义的CDR（公共数据表示）来表示所有基本数据和结构。