CN111200533A - 基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，本发明提供的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，通过使用配置文件和封装编程接口的方式向工程人员提供简化的OpenDDS网络中间件，使得工程人员能够在不具备OpenDDS相关知识的情况下，快速完成分布式网络的配置部署。

Description

基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法

技术领域

本发明涉及一种基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法。

背景技术

分布式网络往往具有复杂的拓扑结构和物理连接关系，同时承载大量数据交互任务，这样的系统对网络吞吐量与时延都有较高的要求。随着网络规模增加，分布式网络的复杂程度也迅速增加，系统集成的难度和风险都大幅提高。为此工程上引入了网络中间件的概念，中间件是一个位于上层应用和网络环境之间的软件层，通过中间件进行数据收发可以向上层应用屏蔽网络堆栈、物理介质等细节，无需使用基层网络协议，简化分布式系统的开发。

中间件在实现上主要有点对点模型、客户端/服务器模型和发布/订阅模型三种，其中发布/订阅模型尤其适用于需要分发大批时间敏感信息的通信场景。OpenDDS是数据分发服务(DDS)的一种开源实现，使用发布/订阅模型来保证数据分发的稳定高效。但是OpenDDS自身依赖于TAO对象请求代理技术和ACE网络编程环境，并且在其上建立了用于支撑发布/订阅模型的一套特有概念，使得工程过于庞大，难以理解。同时，由于OpenDDS在使用时需要经过“应用程序改制-混合编译-依赖环境配置-网络部署”等一整套流程，也增加了将其投入工程实践的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法。

为解决上述问题，本发明提供一种基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，包括：

S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件；

S2、指定中心节点，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图；

S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程；

S4、定制OpenDDS的编程接口，形成通用的基础网络调用方法；

S5、将所述整套配置流程和基础网络调用方法封装为动态链接库DLL，向应用程序引入所述动态链接库DLL，应用程序利用所述工程提供的接口函数进行网络通信，完成整个网络的配置部署并进行数据交互。

进一步的，在上述方法中，S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件，包括：

使用节点信息描述文件规定节点网络信息的格式化描述方式，以使节点网络信息能够被后续程序利用。

进一步的，在上述方法中，所述发布和订阅网络关系图用于完整描述网络中点对点的逻辑连接情况，并进行动态维护。

进一步的，在上述方法中，S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程，包括：

网络组织基于OpenDDS技术，并基于节点信息描述文件和所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS发布和订阅服务的注册和实例化。

进一步的，在上述方法中，S5、将所述整套配置流程和基础网络调用方法封装为动态链接库DLL，向应用程序引入所述动态链接库DLL，应用程序利用所述工程提供的接口函数进行网络通信，完成整个网络的配置部署并进行数据交互，包括：

应用程序使用通用的网络编程接口完成对OpenDDS的调用，不必了解OpenDDS的特有知识。

进一步的，在上述方法中，S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件，包括：

将网络中的每台设备均视为一个网络节点，为每个网络节点编写节点信息描述文件。

进一步的，在上述方法中，S2、指定中心节点，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图，包括：

在中心节点收集每个网络节点的节点信息描述文件，结合用户下发的连接信息，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图，用于描述整个网络的连接关系和主题类型。

进一步的，在上述方法中，S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程，包括：

解析发布和订阅关系图，自动为每类连接关系注册一个主题，为每一个具有数据接收行为的网络节点注册一个订阅者，为每个具有数据发送行为的网络节点注册一个发布者，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程。

进一步的，在上述方法中，S4、定制OpenDDS的编程接口，形成通用的基础网络调用方法，包括：

定制OpenDDS的编程接口，形成简洁的网络调用方法，并将主题、订阅者、发布者、读数据器、写数据器的发布和订阅网络的特有概念向用户封闭，仅提供初始化、发送数据、接收函数的功能。

与现有技术相比，本发明提供的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，通过使用配置文件和封装编程接口的方式向工程人员提供简化的OpenDDS网络中间件，使得工程人员能够在不具备OpenDDS相关知识的情况下，快速完成分布式网络的配置部署。

附图说明

图1是本发明一实施例的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法的流程图；

图2是本发明一实施例的网络节点描述文件格式；

图3是本发明一实施例的网络连接图；

图4是本发明一实施例的OpenDDS工作流程图；

图5是本发明一实施例的中间件工作流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，包括：

S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件；

S2、指定中心节点，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图；

S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程；

S4、定制OpenDDS的编程接口，形成通用的基础网络调用方法；

S5、将所述整套配置流程和基础网络调用方法封装为动态链接库DLL，向应用程序引入所述动态链接库DLL，应用程序利用所述工程提供的接口函数进行网络通信，完成整个网络的配置部署并进行数据交互。

在此，本发明的原理是：OpenDDS是一种强大的开源网络中间件，支持多种网络通信协议，具有网络协议可插拔的设计架构，能够满足大规模、高带宽、高实时的分布式网络要求，同时具有平台无关的优良特性。但是其本身的工程结构比较复杂，配置流程繁琐，学习成本高，工程应用困难。本发明首先使用“节点信息描述文件+发布/订阅网络关系图”的手段规定了一种网络组织形式的描述方法，使得用户不必手工注册OpenDDS的各项服务。其次，本发明将OpenDDS的原有编程接口封装为通用的发送和接收数据处理接口，使得用户不必理解OpenDDS的工作原理即可利用OpenDDS带来的便利功能。即通过配置文件和封装接口，向用户屏蔽了OpenDDS的实现细节。

本发明意在提供一种通过接口封装简化OpenDDS使用从而快速配置部署OpenDDS中间件、快速组织分布式网络的方法。本发明提供的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，通过使用信息描述文件和网络关系图规定网络节点及网络连接关系的记录格式，通过处理描述文件和网络关系图自动注册OpenDDS服务，通过封装向用户提供利用OpenDDS的简单接口。为工程人员提供了一种能够支撑大规模、高吞吐、高实时的分布式网络快速部署方法。

本发明的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法一实施例中，S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件，包括：

使用节点信息描述文件规定节点网络信息的格式化描述方式，以使节点网络信息能够被后续程序利用。

在此，节点信息描述文件描述了本节点在进行发布/订阅组网时所需要的必要信息，包括但不限于：发布主题列表，用于描述节点设备需要发送的全部报文类型；订阅主题列表，用于描述节点希望接收的全部报文类型。

本发明的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法一实施例中，所述发布和订阅网络关系图用于完整描述网络中点对点的逻辑连接情况，并进行动态维护。

在此，每个网络都有一个指定的中心节点，使用IP地址作为辨识依据。在组网阶段，需要在中心节点上执行OpenDDS提供的互发现服务，以完成特定用户对特定主题的订阅或发布。

发布/订阅网络关系图描述了发布/订阅网络的连接关系，每条连接关系至少包含发布者、主题、订阅者三个内容，在每条连接关系中，发布者、主题、订阅者均有且只有一个。连接关系由用户下发，是建立发布/订阅关系的依据。

本发明的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法一实施例中，S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程，包括：

网络组织基于OpenDDS技术，并基于节点信息描述文件和所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS发布和订阅服务的注册和实例化。

本发明的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法一实施例中，S5、将所述整套配置流程和基础网络调用方法封装为动态链接库DLL，向应用程序引入所述动态链接库DLL，应用程序利用所述工程提供的接口函数进行网络通信，完成整个网络的配置部署并进行数据交互，包括

应用程序使用通用的网络编程接口完成对OpenDDS的调用，不必了解OpenDDS的特有知识。

本发明的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法一实施例中，S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件，包括：

将网络中的每台设备均视为一个网络节点，为每个网络节点编写节点信息描述文件。

本发明的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法一实施例中，S2、指定中心节点，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图，包括：

在中心节点收集每个网络节点的节点信息描述文件，结合用户下发的连接信息，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图，用于描述整个网络的连接关系和主题类型。

本发明的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法一实施例中，S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程，包括：

解析发布和订阅关系图，自动为每类连接关系注册一个主题(Topic)，为每一个具有数据接收行为的网络节点注册一个订阅者(Subscriber)，为每个具有数据发送行为的网络节点注册一个发布者(Publisher)，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程。

本发明的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法一实施例中，S4、定制OpenDDS的编程接口，形成通用的基础网络调用方法，包括：

定制OpenDDS的编程接口，形成简洁的网络调用方法，并将主题、订阅者、发布者、读数据器(DataReader)、写数据器(DataWriter)的发布和订阅网络的特有概念向用户封闭，仅提供初始化、发送数据、接收函数的必需功能。

在此，发送函数基于OpenDDS提供的DataWriter实现，节点在需要时主动发送数据，不需要接收方信息，以获得OpenDDS的高实时特性。

接收函数基于OpenDDS提供的Listener实现，监听到达数据。向用户提供一个标准的数据处理函数声明，要求用户为每一个主题提供一个该函数的实现版本，并作为回调函数挂载至对应的Listener，以获得OpenDDS的高实时特性。

本发明提出的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，如图1，具体步骤如下：

(1)对于每一台需要接入网络的设备，为其编写设备节点信息描述文件，在本例的实现中选择XML作为文件标准格式，节点信息描述文件需要规定信息的记录格式，以便其中的信息能够被程序正确识别处理。如图2所示的节点，包含了本节点的名称、别名和所需要的主题，每个主题对应一种应用层报文。

(2)在所有节点的描述信息均已完备的情况下，任意选择某一设备作为中心节点，汇总全部节点信息。结合用户设定的设备连接关系，构建多条点对点的dataLink，形成发布/订阅网络关系图。本例中，关系图也使用XML描述，如图3，展示了一个网络示例，中心节点不需要与每个节点建立直接连接。在中心节点处运行OpenDDS的互发现服务，互发现服务提供了发布/订阅机制，网络自组织的关键。

(3)梳理网络中全部的主题数量和连接关系，根据连接关系，按照图4中的OpenDDS发布/订阅服务注册流程，自动为每个dataLink注册发布/订阅服务，完成OpenDDS配置。

(4)定制编程接口，向应用程序屏蔽OpenDDS的实现细节。向应用程序提供一套易用的接口函数，如表1。

(5)将(3)(4)述及的工程封装成DLL引入应用程序，调用(4)中所提供进行网络通信。此时网络已经被动态组织。

进一步地，所述步骤(2)中的互发现服务只在组网时与其他节点进行数据交互，完成组网后只要网络状态未发生变动，数据不需要流经中心节点。

进一步地，所述步骤(5)中的动态组织依赖发布/订阅的设计得以实现。对某一主题的发布或订阅行为都可以随时新增或取消，网络的连接关系可以在线更新。当某一主题存在发布者，可以随时有新的订阅者加入，新的订阅者在下一个网络状态即可获得对应信息。本发明所提供的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法支持在线组网。

以下通过实例对本发明内容做进一步解释。如图2，实例中的节点的别名是fkks，在中间件层的正式名称是node1。这一节点持有三个主题，其中“常规报文”和“常规报文2”的类型均为type1，用于发送内容不同的同类数据，第三种报文是心跳报文，其周期属性被设定为200ms。图3展示了一个连接关系，其中共有node1、node2、node3三个节点，node2订阅了node1发布的“常规报文”，node3订阅了node1发布的“常规报文”和node2发布的“常规报文2”。图5中的doExe()在收集到需要的信息之后，帮助用户自动完成图4中的全部操作，使得分布式网络的配置部署过程大为简化。

综上所述，本发明提供的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，通过使用配置文件和封装编程接口的方式向工程人员提供简化的OpenDDS网络中间件，使得工程人员能够在不具备OpenDDS相关知识的情况下，快速完成分布式网络的配置部署。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，包括：

S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件；

S2、指定中心节点，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图；

S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程；

S4、定制OpenDDS的编程接口，形成通用的基础网络调用方法；

S5、将所述整套配置流程和基础网络调用方法封装为动态链接库DLL，向应用程序引入所述动态链接库DLL，应用程序利用所述工程提供的接口函数进行网络通信，完成整个网络的配置部署并进行数据交互。

2.如权利要求1所述的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件，包括：

使用节点信息描述文件规定节点网络信息的格式化描述方式，以使节点网络信息能够被后续程序利用。

3.如权利要求1所述的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，所述发布和订阅网络关系图用于完整描述网络中点对点的逻辑连接情况，并进行动态维护。

4.如权利要求1所述的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程，包括：

网络组织基于OpenDDS技术，并基于节点信息描述文件和所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS发布和订阅服务的注册和实例化。

5.如权利要求1所述的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，S5、将所述整套配置流程和基础网络调用方法封装为动态链接库DLL，向应用程序引入所述动态链接库DLL，应用程序利用所述工程提供的接口函数进行网络通信，完成整个网络的配置部署并进行数据交互，包括：

应用程序使用通用的网络编程接口完成对OpenDDS的调用，不必了解OpenDDS的特有知识。

6.如权利要求1所述的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，S1、为每个网络节点编写节点信息描述文件，包括：

将网络中的每台设备均视为一个网络节点，为每个网络节点编写节点信息描述文件。

7.如权利要求1所述的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，S2、指定中心节点，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图，包括：

在中心节点收集每个网络节点的节点信息描述文件，结合用户下发的连接信息，在中心节点处动态维护一张完整的发布和订阅网络关系图，用于描述整个网络的连接关系和主题类型。

8.如权利要求1所述的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，S3、解析所述发布和订阅关系图，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程，包括：

解析发布和订阅关系图，自动为每类连接关系注册一个主题，为每一个具有数据接收行为的网络节点注册一个订阅者，为每个具有数据发送行为的网络节点注册一个发布者，自动完成OpenDDS要求的整套配置流程。

9.如权利要求1所述的基于OpenDDS的分布式网络配置部署方法，其特征在于，S4、定制OpenDDS的编程接口，形成通用的基础网络调用方法，包括：

定制OpenDDS的编程接口，形成简洁的网络调用方法，并将主题、订阅者、发布者、读数据器、写数据器的发布和订阅网络的特有概念向用户封闭，仅提供初始化、发送数据、接收函数的功能。

Images