使用DDS構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)

　　物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) （I2） 的真正價(jià)值在于無(wú)處不在的信息可用性以及由此可以做出的決策。無(wú)處不在的數(shù)據(jù)可用性的重要性極大地提高了對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)共享技術(shù)的關(guān)注。在這篇文章中，我將分析 IoT/I2 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享需求特征，并描述對(duì)象管理組 （OMG） 數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù) （DDS）標(biāo)準(zhǔn)如何理想地解決這些問(wèn)題。

　　IoT/I2 中的

　　數(shù)據(jù)共享 IoT/I2 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)共享模式可分為以下幾類(lèi)：

　　這種通信模式在設(shè)備或傳統(tǒng)計(jì)算系統(tǒng)需要有效共享數(shù)據(jù)的邊緣系統(tǒng)上很普遍，例如工業(yè)廠房、車(chē)輛、移動(dòng)設(shè)備等。設(shè)備-2-設(shè)備數(shù)據(jù)共享由無(wú)代理的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)促進(jìn)簡(jiǎn)化部署、促進(jìn)容錯(cuò)并提供具有低延遲和高吞吐量的性能敏感型應(yīng)用程序的基礎(chǔ)架構(gòu)。

　　單個(gè)設(shè)備和子系統(tǒng)與云服務(wù)和應(yīng)用程序交互，用于調(diào)解數(shù)據(jù)共享以及數(shù)據(jù)收集和分析。根據(jù)應(yīng)用程序和共享的數(shù)據(jù)類(lèi)型，Device-2-Cloud 通信的需求可能大相徑庭。例如，遠(yuǎn)程手術(shù)應(yīng)用程序比智慧城市應(yīng)用程序具有更嚴(yán)格的時(shí)間要求。另一方面，智慧城市應(yīng)用可能對(duì)設(shè)備的高效網(wǎng)絡(luò)和能源管理有更嚴(yán)格的要求。因此，根據(jù)用例，Device-2-Cloud 通信必須能夠支持高吞吐量和低延遲的數(shù)據(jù)交換以及在帶寬受限的鏈路上的操作。對(duì)間歇性連接和可變延遲鏈路的支持也非常重要。

　　盡管目前很少有系統(tǒng)被部署為跨多個(gè) IaaS 實(shí)例或多個(gè) IaaS 區(qū)域（例如跨 EC2 歐洲和美國(guó)區(qū)域部署），但能夠輕松有效地跨云“域”交換數(shù)據(jù)將變得越來(lái)越重要。在這種情況下，數(shù)據(jù)共享技術(shù)需要支持智能路由，以確保始終采用最佳路徑來(lái)分發(fā)數(shù)據(jù)，提供高吞吐量并提供低每消息開(kāi)銷(xiāo)。

　　除了上述數(shù)??據(jù)共享模式外，數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)還需要妥善解決跨領(lǐng)域問(wèn)題，例如平臺(tái)獨(dú)立性——例如，在嵌入式、移動(dòng)、企業(yè)和云應(yīng)用程序上運(yùn)行的能力以及安全性。

　　數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù) （DDS）

　　DDS是一種OMG標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫、無(wú)處不在、高效、及時(shí)和安全的數(shù)據(jù)共享——獨(dú)立于硬件和軟件平臺(tái)。DDS 定義了允許多個(gè)供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)互操作的有線協(xié)議以及簡(jiǎn)化跨供應(yīng)商產(chǎn)品的應(yīng)用程序移植的 API。該標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)現(xiàn)完全分布式和無(wú)代理，這意味著 DDS 應(yīng)用程序可以在沒(méi)有任何中介的情況下進(jìn)行通信，但在有用時(shí)，可以透明地代理 DDS 通信。

　　DDS 基礎(chǔ)的基本抽象是Topic。主題捕獲要共享的信息以及與之關(guān)聯(lián)的服務(wù)質(zhì)量。這樣就可以控制數(shù)據(jù)共享的功能性和非功能性屬性。DDS 提供了一組豐富的 QoS 策略，用于控制本地資源使用、網(wǎng)絡(luò)使用、流量差異化和后期加入者的數(shù)據(jù)可用性。在 DDS 中，數(shù)據(jù)的生產(chǎn)是通過(guò)Data Writers執(zhí)行的，而數(shù)據(jù)的消費(fèi)是通過(guò)Data Readers執(zhí)行的。 對(duì)于給定的主題，數(shù)據(jù)閱讀器可以進(jìn)一步細(xì)化通過(guò)內(nèi)容和時(shí)間過(guò)濾器接收到的信息。DDS 還配備了動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)服務(wù)，允許應(yīng)用程序動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中可用的信息并匹配相關(guān)來(lái)源。最后，DDS 安全標(biāo)準(zhǔn)為處理身份驗(yàn)證、加密和訪問(wèn)控制提供了一個(gè)可擴(kuò)展的框架。

　　將 DDS 應(yīng)用于 IoT 和 I2

　　在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟確定的與 IoT 和 I2 系統(tǒng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中，DDS 是在 IoT/I2 數(shù)據(jù)共享要求的覆蓋范圍和深度方面脫穎而出的標(biāo)準(zhǔn)。讓我們看看 DDS 有什么讓它如此特別。

　　DDS 為 Device-2-Device 通信提供了一個(gè)非常高效且可擴(kuò)展的平臺(tái)。DDS 實(shí)施可以縮小到深度嵌入式設(shè)備或高端多核機(jī)器。性能一流的 DDS 實(shí)施，例如PrismTech的智能數(shù)據(jù)共享平臺(tái)Vortex，它可以在 Gbps 以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上提供低至約 30 微秒的延遲和每秒數(shù)百萬(wàn)條消息的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)吞吐量。DDS 具有二進(jìn)制和高效的有線協(xié)議，使其成為網(wǎng)絡(luò)受限環(huán)境中設(shè)備-2-設(shè)備通信的可行解決方案。DDS 的無(wú)代理和對(duì)等特性使其成為設(shè)備-2-設(shè)備通信的理想選擇。透明地代理 DDS 通信的能力（尤其是當(dāng)設(shè)備通過(guò)多播進(jìn)行通信時(shí)）簡(jiǎn)化了子系統(tǒng)與 IoT 和 I2 系統(tǒng)的集成。

　　DDS 支持多種傳輸協(xié)議，例如 UDP/IP 和 TCP/IP，并且在可用時(shí)還可以利用多播。在 TCP/IP 引入過(guò)多開(kāi)銷(xiāo)或行頭阻塞問(wèn)題的情況下，UDP/IP 支持在處理交互式軟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序中非常有用。對(duì)于無(wú)法利用 UDP/IP 的部署，DDS 緩解了 TCP/IP 引入的針對(duì)線頭阻塞的問(wèn)題。這是通過(guò)支持流量區(qū)分和優(yōu)先級(jí)以及選擇性下采樣來(lái)完成的。獨(dú)立于所使用的傳輸，DDS 支持三種不同類(lèi)型的可靠性：盡力而為、最后價(jià)值可靠性和可靠性。在這三個(gè)中，只有后者的行為類(lèi)似于“TCP/IP 可靠性。

　　高效的有線協(xié)議與豐富的傳輸和可靠性語(yǔ)義支持相結(jié)合，使 DDS 成為共享周期性數(shù)據(jù)（如遙測(cè)）以及需要高可靠性的數(shù)據(jù)的絕佳選擇。此外，對(duì)內(nèi)容過(guò)濾的內(nèi)置支持可確保僅在存在具有相同興趣且其過(guò)濾器與正在生成的數(shù)據(jù)匹配的消費(fèi)者時(shí)才發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　DDS 可以提供的高吞吐量和低延遲使其成為跨連接各種數(shù)據(jù)中心的大管道進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的完美選擇。

　　總之，DDS 是理想地滿(mǎn)足 IoT/I2 系統(tǒng)的大多數(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn)?；?DDS 的平臺(tái)，例如 PrismTech 的 Vortex，為移動(dòng)、嵌入式、Web、企業(yè)和云應(yīng)用程序以及云消息傳遞實(shí)現(xiàn)提供設(shè)備解決方案。目前基于 DDS 的解決方案已部署在智能城市、智能電網(wǎng)、智能交通、金融和醫(yī)療保健環(huán)境中。

　　審核編輯：郭婷