DDS協定:支援資料模型的分散式系統關鍵技術及最佳實踐

隨著物聯網技術的不斷發展,資料分發服務(DDS)協定在分散式系統中扮演了重要角色。 DDS的最大優勢之一是其直接支援「世界狀態」資料模型的表達、維護和分發,這在其他標準訊息中介軟體技術中無法實現。 本文將介紹DDS的重要特性和最佳實踐,以及它在建構分散式系統中的應用前景。

內容目錄

內容

1. DDS維護世界狀態的資料模型

DDS協定直接支援資料模型的表達和維護,這是其最重要的優勢之一。 DDS允許建立全域資料空間,應用程式可以在其中建立或刪除資料物件並更新其狀態。 每個DDS全域資料空間都由一個整數(DDS域ID)唯一標識,並且與其他全域資料空間分開維護。 在DDS全域資料空間內,每個資料物件都由應用程式定義的字串(DDS主題名稱)和資料物件中一組應用程式定義欄位(DDS主題鍵)唯一識別。 所有屬於DDS主題的資料物件共用一個通用的應用程式定義模式或資料類型,可以使用各種語言(如IDL、XSD或XML)定義。

2. 易於實現的分散式系統

DDS協定提供了直接映射和存取資料模型的能力。 系統架構師只需使用類型定義語言(如XSD、XML或IDL)將資料模型對應到DDS域、主題和鍵,以及為每種資料物件類型對應DDS主題名稱。 這個過程簡單明了,不會產生模糊程式碼或特定於應用程式的映射,可以使用標準語言作為資料模型定義的一部分進行操作。

3. 資料模型的存取與維護

一旦資料模型映射到DDS域、主題和鍵,與資料模型互動的API就已經存在。 這些API是標準的CRUD(建立、讀取、更新和刪除)操作,可應用於DDS全域資料空間中的任何資料物件。

4. DDS品質服務(QoS)策略

DDS協定也允許附加QoS策略到資料模型上,這些策略可以指定諸如某些資料物件集合是否應可靠傳輸(RELIABILITY策略)、是否應以特定速率更新特定資料物件集合(DEADLINE策略)、在資料物件更改 時通知和提供更新值時的相對優先權(LATENCY_BUDGET策略)、是否應將特定資料物件集合的狀態保留在持久性儲存中並在新元件出現時提供給它們(DURABILITY策略)等。

5. 內建的DDS服務

DDS具有許多內建服務,提供了通常需要在應用程式程式碼中實現的「狀態管理」功能。 例如,DDS會維護任何資料物件的變更歷史,每個主題最多維護一定配置深度的變更歷史。 DDS還可以在更改的數量或更改的時間戳方面維護歷史(HISTORY和LIFESPAN策略)。 DDS還可以在冗餘資料來源之間進行仲裁,提供設定具有故障轉移方案的可靠系統的方法。 它可以監視應用程式的存在和活躍性,並在資料物件的寫入者退出時通知使用者。 DDS允許應用程式根據其頻率或內容過濾更新,從而節省頻寬和處理能力。 它還可以自動發現新的應用程式和主題,記錄變更、將資料儲存在資料庫中、允許監視和視覺化資料等。 所有這些功能都由標準元件和API提供,節省了使用者大量的應用程式程式碼、相關的測試程式碼、文件和維護工作。

6. DDS的優勢與應用前景

DDS協定是Data Distribution Service的縮寫,它是由Object Management Group(OMG)制定的一組規範。 DDS協定為分散式系統的開發提供了多種標準,包括API和協議,支援多種程式語言,如C、C++、Java、.NET、Ada等。 DDS還具有出色的效能和可擴充性,能夠整合不同的作業系統和程式語言,可透過QoS進行設定。 DDS是唯一同時涵蓋程式語言API、通訊協定和QoS的標準,支援多種程式語言和多種平台,以滿足複雜的系統要求。

7. 最佳實踐

在使用DDS協定建構分散式系統時,以下是一些最佳實踐:

首先,定義一個資料模型,然後將資料模型對應到DDS域、資料類型和主題。
完全定義DDS類型,不要依賴不透明的位元組或其他自訂封裝。
將子系統隔離到DDS域中,使用中介(如RTI Routing Service)來連接域。
使用帶鍵的主題。 對於每種資料類型,指定唯一標識資料對象的欄位。
對於大型團隊,建立一個具有系統範圍QoS設定檔和有限存取DDS API的目標應用程式平台。

這些建議有助於充分利用DDS協定的潛力,建構高效、可靠且可擴展的分散式系統。

總結

DDS協定在分散式系統中具有獨特的優勢,它支援資料模型的表達和維護,提供高效能和可擴展性,同時允許多種程式語言和平台的整合。 隨著物聯網技術的不斷發展,DDS協定將繼續在各種應用領域發揮關鍵作用,為用戶帶來更多創新和機會。 在未來,DDS協定可望持續推動物聯網技術的發展,推動分散式系統的進一步演進。