深入浅出 Fast DDS网络协议（入门篇）

如果你是机器人领域的学者，那一定听说过ROS1和ROS2，但这两个有什么区别呢？
ROS1作为一个通信中间件，在两两节点建立TCP/UDP连接之前，通过发布者和订阅者通过xmlRPC和master进行数据交换和查询，待匹配到相同的需求（topic）时，Master向订阅者提供发布者的地址和信息，然后两者再通过xmlRPC进行建立TCP/UDP的连接。
但是，在ROS1在工业领域并不能满足实时、安全、认证、可靠。所以在ROS2中引入了Fast
DDS网络协议。我们知道其实ROS最重要的便是通信架构方式，也就是说是如何对两两节点（进程）进行数据交互的。
我们就一起来了解一下Fast DDS网络协议。

在汽车电子领域中，通信中间件网络协议当前最火热的无非就两种：SOME/IP、DDS，而Fast DDS只是众多DDS网络协议开源的标准实现之一。所以我们先来讲解一下DDS是什么？

1. 协议和模型

1.1 What is DDS?

DDS采用的通信模式是多对多的单向数据交流，由产生数据的应用发布到消耗数据的应用本地缓存中。信息流是由数据交换的实体之间建立的质量服务Quality of Service(QoS)来管理的。

作为一个以数据为中心的模型，DDS建立在一个所有感兴趣的应用程序都可以访问“全局数据空间”的概念之上。想要贡献数据的应用程序声明成发布者，想要消耗数据的应用程序声明为订阅者。每次发布者发布新的数据时，中间件会通知所有对该数据感兴趣的订阅者。

数据通信发生在多个域之间，也就是说将所有需要相关通信的分布式应用程序孤立抽象平面中，只有属于同一域的实体才能进行交互，订阅数据的实体和发布数据的实体之间的匹配由主题（topic）来中介。主题是明确的标识符，它将域中唯一的名称与数据类型和一组附加的数据特定QoS相关联。

DDS实体被建模为类或类型化接口，后者意味着更有效的资源处理，因为在执行前了解数据类型允许提前分配内存，而不是动态分配。

DDS是一个以**Data-Centric Publish Subscribe (DCPS)**数据为中心的发布、订阅模型，在此模型中，有三个实体：

1. publication entities(发布实体)：定义消息生成对象及相关属性
2. ubscription entities(订阅实体)：定义消息消费对象及相关属性
3. configuration entities(配置实体)： 定义传输相关的属性如 Topic 类型，通信的 QoS(服务质量)

DDS 使用 QoS 来定义 DDS 实体的行为特征。 QoS 由单独的 QoS 策略（源自 QoSPolicy 的类型的对象）组成。

1.2 The DCPS conceptual model

在DCPS模型中，为通信应用程序系统