DDS通讯机制研究

laoxiang21

DDS是一种分布式数据架构，旨在实现实时数据的可靠、高效、安全的传输。它采用了发布/订阅模型，允许各个系统组件之间以分布式的方式进行通信。在自动驾驶中，DDS的出色表现让它成为了理想的通信解决方案。

1.基于DDS的Ros2

很多自动驾驶公司，在前期研发过程中，使用的都是ROS作为中间件，因为其生态比较完善，具备很多现成的工具和包。比如用于可视化的Rviz和用于播包的Plotjuggler等等，能够较快的推进研发进度，使项目跑出demo效果。

在ROS2中，基于DDS（Data Distribution Service）的通信架构代替了ROS1中基于master节点的通信模式，这为系统带来了更高的容错性和灵活性。DDS作为一种用于实时和嵌入式系统发布-订阅式通信的行业标准，采用了RTSP（Real-Time Publish-Subscribe）协议，与ROS1的中间层通信模式相似，但无需借助master节点来实现节点间通信。

在ROS2中，DDS的引入为系统提供了以下优势：

实时性和可靠性：DDS以其出色的实时性和可靠性而闻名。在自动驾驶项目等对通信延迟和数据传输可靠性要求极高的领域，DDS通过RTSP协议确保了高效的数据传输，使得系统能够实时响应和处理海量的实时数据。容错性：ROS2中使用DDS作为通信中间层，无需依赖master节点，使系统更加容错。即使某个节点失效，其他节点仍然能够进行通信，提高了整个系统的稳定性。延用性：ROS Msg消息定义格式简单，保留消息的格式和内存表示具有很大的价值。ROS2保留ROS1风格的消息定义和内存表示，并将这些文件转换为DDS文件。ROS2 API将专门使用内存中的ROS1消息对象，并在发布之前将其转换为DDS对象。

2.DDS通讯机制

笔者之前看了很多关于通讯机制的科普文章，但总是云里雾里，理解的没有通透。在亲自接触项目到一定程度的时候，回过头去再研读一遍当初的文章，才觉得豁然开朗。下面就通过汽车做个比喻，将DDS通讯机制阐述一下，就像是讲了个故事。

主题（Topic）：想象一下主题就是一场盛大的汽车展览会。每辆车都有自己的展台，这就是主题。制造商（发布者）在展台上展示最新款车型，而车迷们（订阅者）可以选择自己感兴趣的展台，不错过任何精彩瞬间。发布者（Publisher）和订阅者（Subscriber）：发布者就像是汽车制造商，他们负责把最新的汽车信息发布到展会上。而订阅者就是狂热的车迷，他们通过关注发布者的展台，第一时间获取最新鲜的汽车资讯。数据写入者（DataWriter）和数据阅读者（DataReader）：数据写入者就好比汽车设计师，他们将设计图纸（数据）制作成汽车（DDS消息）。而数据阅读者就是车手，他们通过阅读设计图纸（消息），了解汽车的性能和特点。域（Domain）：域就像是车展的展馆，不同的展馆展示不同类型的车辆。你要是对越野车感兴趣，就去越野车展馆。域就是为了让车迷们更有针对性地选择他们感兴趣的车型。QoS（Quality of Service）：QoS就像是选购汽车时的配置选择。你想要更快的速度，就选择高速公路模式；你更注重省油，就选择经济模式。QoS就是根据你的需求，定制数据传输的“车辆配置”。服务发现（Discovery Service）：发现服务就好比车展的导览图，告诉你每个展台都展示了哪些车型。当你迷路时，导览图就是你的“车展地图”。实时性和可靠性：DDS支持实时数据传输，就像车迷们在现场一样，能够第一时间感受到每台车的动态。而可靠性就是保证你看到的每辆车都是真实可靠的，不会出现虚假广告。

3.DDS应用场景

目前DDS在自动驾驶领域得到了广泛的应用，已经有了众多的量产项目。因为DDS是面向数据的访问系统，适合多节点、大数据交互的应用场景；并且DDS的功能丰富性，能够满足复杂系统中节点间实时通信的需求，这都是自动驾驶项目所需要的。

与此不同的是，之前我们讲到的SOMEIP更适用于整车领域（比如ADCU与DHU之间的数据交互），专注于模块化设计和高度可复用性。而ADCU域内片间或片内的通讯方式则可以选择DDS。

以上纯属个人愚见，如有错漏，请不吝指正。