什么是DDS？車載以太網—DDS篇詳解

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什么是DDS

DDS是一系列標準，它指定了分布式應用程序可用于交換實時數(shù)據的API、協(xié)議和安全機制。應用程序所使用的軟件應用程序編程接口（API）是基于一個安全的、服務質量（QoS）感知的“以數(shù)據為中心的發(fā)布訂閱”（DCPS）模型。這意味著應用程序只需要關注它們希望產生或使用的數(shù)據，以及所需的QoS。DDS基礎設施負責處理其余的部分。由于DDS是作為一個“基礎設施”解決方案實現(xiàn)的，因此可以添加它作為任何軟件應用程序的通信接口。

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DDS的特點

數(shù)據中心（Data Centricity）

DDS最重要的特性是以數(shù)據為中心，這與其他許多通信中間件不同。DDS的數(shù)據共享以Topic為單元，應用程序能夠通過Topic判斷包含的數(shù)據類型，而不必依賴其他上下文信息。同時，DDS能夠按照用戶定義的方式自動地存儲、發(fā)布或訂閱數(shù)據，使應用程序能夠像訪問本地數(shù)據一樣進行數(shù)據的寫入或讀取。

DDS 數(shù)據中心

全局數(shù)據空間（Global Data space）

DDS實現(xiàn)的數(shù)據共享可以被理解為一個抽象的全局數(shù)據空間，無論應用程序是用哪種開發(fā)語言編寫，或者在哪種操作系統(tǒng)上運行，都可以以相同的方式訪問這個全局數(shù)據空間，就像訪問本地存儲空間一樣。當然，全局數(shù)據空間只是一個抽象概念，在實際實現(xiàn)中，數(shù)據仍然被分別存儲在每個應用程序的本地空間中。在系統(tǒng)運行時，數(shù)據是按需傳輸或存儲的，數(shù)據的發(fā)布者只發(fā)送訂閱者需要的數(shù)據，而訂閱者只接收并存儲本地應用程序當前所需的數(shù)據。

全局數(shù)據空間

服務質量（Quality of service）

DDS還提供了高度靈活的QoS（Quality of Service）策略，以滿足用戶對數(shù)據共享方式的不同需求，例如可靠性和故障處理等。對于對數(shù)據安全性要求較高的系統(tǒng)，DDS還提供了精細的數(shù)據安全控制，包括應用程序身份認證、權限控制和數(shù)據加密等。

動態(tài)發(fā)現(xiàn)（Dynamic Discovery）

類似于SOME/IP-SD，DDS提供了數(shù)據發(fā)布者和訂閱者的動態(tài)發(fā)現(xiàn)機制，這意味著用戶無需手動配置通信節(jié)點的地址或其他屬性信息，因為它們在運行過程中會自動發(fā)現(xiàn)對方并自動完成相關配置，實現(xiàn)了即插即用的功能。

可擴展架構（Scalable Architecture）

DDS可應用于邊緣計算、霧計算和云計算領域。在邊緣計算中，DDS可以實現(xiàn)高速實時的設備間通信。在中間系統(tǒng)中，DDS提供健壯可靠的QoS和內容感知的信息流。DDS提供可擴展的信息訪問和數(shù)據分發(fā)手段，用于集成信息系統(tǒng)，將各系統(tǒng)接入云端。

OMG DDS的適用范圍廣泛，涵蓋了從小型設備到云計算系統(tǒng)等超大型系統(tǒng)。DDS能夠以超高速傳輸數(shù)據并同時管理數(shù)千個數(shù)據對象，提供極高的可用性和安全性，非常適用于物聯(lián)網。通過提供一個標準的通信層，DDS屏蔽了底層復雜性，簡化了分布式系統(tǒng)的開發(fā)。

可擴展架構

安全（Security）

DDS為關鍵任務的工業(yè)物聯(lián)網環(huán)境提供了全面的安全保護機制，跨系統(tǒng)、跨供應商，覆蓋從邊緣設備到云端的安全性需求。

DDS提供了身份驗證、訪問控制、數(shù)據加密和數(shù)據完整性等安全機制，以確保數(shù)據分發(fā)的安全性。這些安全機制是在點對點對等架構上實現(xiàn)的，不會影響實時通信的性能。

與SOME/IP有什么區(qū)別

SOME/IP和DDS是目前在域控最常用的兩類通信中間件，它們都是面向服務的通信協(xié)議，并采用以數(shù)據為中心的發(fā)布/訂閱模式。然而，SOME/IP和DDS在許多方面也存在差異。

舉個例子：好比我們餓了，去飯店吃飯（讀取數(shù)據）。SOME/IP這個飯店怎么營業(yè)呢？

再看看DDS飯店是如何營業(yè)的呢？

從上面兩個飯店我們可以看出，SOME/IP飯店需要在來客人后（取數(shù)據時），現(xiàn)做現(xiàn)賣，而DDS飯店，不會等客人來，會做好所有的飯菜，當客人來之后，直接就可以用（快餐）。如果客人不急，這兩個飯店都可以滿足客人的需求，但是當客人很著急時，DDS飯店就能為客人提供更好的服務。但是DDS也有一個問題，提前做的飯菜（當然數(shù)據不存在放壞的情況）得有地方放，沒放的地方就不行了——這個地方叫全局數(shù)據空間。

整個DDS都是圍繞著這個全局數(shù)據空間進行設計，全局數(shù)據空間放在哪里，成為了設計中的關鍵。

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總結

DDS為信息交換和應用程序集成創(chuàng)建了一個簡單而強大的體系結構。它和SOME/IP存在直接的競爭關系，但由于它們在應用領域、靈活性和服務策略等方面存在差異，整車廠可以根據需求選擇適合的通信中間件，甚至可以同時使用二者。這也是為什么AUTOSAR AP既支持SOME/IP也支持DDS的原因。

審核編輯：劉清