DDS RTPS

RTPS（Real-Time Publish-Subscribe Wire Protocol）是DDS（Data Distribution Service）规范的核心组成部分和底层通信协议。它定义了DDS实体（如DataWriter和DataReader）之间如何在网络上实际交换信息，实现发布-订阅模型的互操作性和实时通信。

以下是关于 DDS 中 RTPS 协议的详细解释：

1. 定位与目的

   • 互操作性协议：RTPS 的核心目标是提供不同 DDS 实现（来自不同供应商）之间进行通信的标准方式。它定义了 DDS 实体（发布者、订阅者、数据写入器、数据读取器）如何在网络上交换发现信息和实际应用数据的线协议。
   • 实时通信基础：它专为满足分布式实时系统的需求而设计，强调低延迟、可预测性、可靠性和可扩展性。
   • 网络承载：RTPS 通常运行在 UDP/IP 之上（利用其多播能力进行高效发现），但也支持 TCP/IP 和其他传输层协议（用于点对点可靠通信或穿越防火墙）。它属于应用层协议。

2. 关键特性和设计目标

   • 互操作性：这是 RTPS 存在的首要原因。遵循 RTPS 标准的任何 DDS 实现都可以与其他遵循标准的实现进行通信。
   • 实时性：协议设计考虑了实时约束，通过 QoS 策略（如截止期限、基于时间的过滤、流量控制）和高效的报文格式来支持可预测的端到端延迟。
   • 可靠性：提供可配置的可靠性保证。支持“尽力而为 BEST_EFFORT”和“可靠 RELIABLE”两种模式。在可靠模式下，使用类似 TCP 的 ACK/NACK 机制（但更灵活、高效，支持多播）来确保数据按顺序、无丢失地传输。
   • 可扩展性：利用 UDP 多播进行高效的发现（自动找到网络上的参与者、主题、端点），极大地减少了发现大量实体时的网络流量和配置负担。支持大规模分布式系统。
   • 平台无关性：作为标准协议，它独立于操作系统、编程语言和硬件平台。
   • 灵活性：支持多种拓扑结构（点对点、多播、广播）和通信模式（一对一、一对多、多对一、多对多）。
   • 冗余与容错：支持发现和使用冗余的数据写入器（发布者端）和数据读取器（订阅者端），增强了系统的容错能力。
   • 松耦合/匿名发布订阅：生产者和消费者在空间（位置透明）和时间（生命周期解耦）上解耦。发布者和订阅者无需直接知道对方的存在，通过主题进行匹配。
   • 动态发现：RTPS 定义了强大的发现协议（