CN115297144B - 节点数据交互方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及节点数据交互方法及装置。上述节点数据交互方法包括接收目标从节点发送的针对目标话题的话题注册消息；在存在目标话题的话题记录的情况下，向目标从节点发送话题注册消息对应的注册响应信息，注册响应信息包括目标话题的信号量组的索引信息和在共享内存区中的话题存储位置信息，以使目标从节点基于索引信息获取目标话题对应的目标信号量组，基于话题存储位置信息对目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果，并基于读写操作结果更新目标信号量组中的信号量。本公开可以基于共享内存区实现进程间的数据交互，采用信号量保证节点间快速切换读写操作，服务发现可靠、通信效率高，提高数据交互的效率。

Description

节点数据交互方法和装置

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及节点数据交互方法、装置、存储介质和电子设备。

背景技术

自动驾驶汽车依赖相机，激光雷达，雷达等高分辨率传感器，自动驾驶汽车在行驶过程中，每时每刻都在产生大量的数据，以现在开始推广采用的1920x1080高清相机为例，一张彩色图片的大小大约为6MB，以每秒30帧的速度拍摄，则每秒产生的数据量高达180MB，单是单目视觉的数据量已经给系统的通信能力带来很大的挑战。此外，自动驾驶系统中的节点(各算法进程)繁多，因此存在大量的节点进程通信。

现有的自动驾驶系统一般基于通信中间件进行构建，其服务发现和建立通信连接的过程主要依赖主节点的服务发现。依赖主节点的以机器人操作系统(Robot OperatingSystem，ROS)中间件为代表。ROS的服务发现依赖XML/RPC协议，服务节点之间随后建立的是传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)数据连接，对于发布端，每增加一个订阅端就要增加一个TCP连接，就需要多维护一个套接字(Socket)。数据发布端需要将数据依次发给所有订阅端，而每次的TCP传输，数据都需要在用户态至内核态之间来回切换。在自动驾驶领域，数据量大，CPU算力吃紧，算法节点众多的情况下，TCP连接太多，数据传输量大会给整个系统带来很大的额外处理器(CPU)开销，降低通信效率。

发明内容

为了解决上述提出的至少一个技术问题，本公开提出了节点数据交互方法、装置、存储介质和电子设备。

根据本公开的一方面，提供了一种节点数据交互方法，应用于主节点，所述方法包括：

接收目标从节点发送的针对目标话题的话题注册消息；

在存在所述目标话题的话题记录的情况下，向所述目标从节点发送所述话题注册消息对应的注册响应信息，所述注册响应信息包括所述目标话题的信号量组的索引信息和在共享内存区中的话题存储位置信息，所述信号量组包括所述目标话题对应的从节点的信号量，所述信号量用于表征所述目标从节点对所述目标话题的数据读写状态，以使所述目标从节点基于所述索引信息获取所述目标话题对应的目标信号量组，基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果，并基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量。

在一些可能的实施方式中，所述话题注册消息包括话题存储占用信息，所述方法还包括：

在不存在所述目标话题的话题记录的情况下，创建所述目标话题对应的信号量组；

基于所述话题存储占用信息和预设缓存区数量，在所述共享内存区中为所述目标话题划分目标数据块区；

基于所述话题注册消息、所述信号量组和所述目标数据块区在节点管理映射表中创建所述话题记录，所述节点管理映射表包括已注册的话题对应的话题记录。

根据本公开的第二方面，一种数据交互方法，应用于从节点，所述方法包括：

向主节点发送针对目标话题的话题注册消息；

接收所述主节点发送的所述话题注册消息对应的注册响应信息，所述注册响应信息是所述主节点在存在所述目标话题的话题记录的情况下发送的，所述注册响应信息包括所述目标话题的信号量组的索引信息和共享在内存区中的话题存储位置信息，所述信号量组包括所述目标话题对应的从节点的信号量，所述信号量用于表征所述从节点对所述目标话题的数据读写状态；

基于所述索引信息获取所述目标话题对应的目标信号量组；

基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果；

基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量。

在一些可能的实施方式中，所述基于所述话题存储位置信息对所述目标话题的话题数据进行读写操作包括：

基于所述话题存储位置信息确定所述目标话题对应的目标数据块区，所述目标数据块区包括至少一个预设缓存区；

若所述话题注册消息源于所述从节点的写入器，遍历所述至少一个预设缓存区，在遍历到的当前预设缓存区对应的目标读取器的读写状态皆为已读状态的情况下，将所述写入器对应的话题数据写入所述当前预设缓存区，所述目标读取器为所述目标话题对应的、注册状态正常的读取器；

将所述当前预设缓存区对应的目标读取器的读写状态更新为未读状态；

所述基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量包括：

更新所述目标信号量组中所述当前预设缓存区对应的目标读取器的信号量。

在一些可能的实施方式中，在所述将所述写入器对应的话题数据写入所述预设缓存区之前，还包括：

在所述当前预设缓存区对应的目标读取器中存在未读状态的目标读取器的情况下，周期性获取所述未读状态的目标读取器的读写状态；

若在第一预设时间内，所述未读状态的目标读取器的读写状态皆更新为已读状态，触发将所述写入器对应的话题数据写入所述当前预设缓存区的步骤。

在一些可能的实施方式中，所述方法还包括：

若在第一预设时间后，所述当前预设缓存区对应的未读状态的目标读取器的读写状态仍为未读状态，更新所述当前预设缓存区对应的未读状态的目标读取器的注册状态；

向所述主节点发送移除消息，以通知所述主节点从节点管理映射表中移除所述未读状态的目标读取器对应的信息。

在一些可能的实施方式中，所述基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作包括：

基于所述话题存储位置信息确定所述目标话题对应的目标数据块区，所述目标数据块区包括至少一个预设缓存区；

若所述话题注册消息源于所述从节点的读取器，在所述读取器对应的信号量大于或等于预设值的情况下，从所述至少一个预设缓存区中确定目标缓存区，所述目标缓存区为首个查询到的所述读取器的读写状态为未读状态的预设缓存区；

读取所述目标缓存区对应的话题数据；

将所述目标缓存区中所述读取器的读写状态更新为已读状态；

所述基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量包括：

更新所述目标信号量组中所述从节点的读取器对应的信号量。

在一些可能的实施方式中，所述基于所述话题存储位置信息对所述从节点对应的话题数据进行读写操作，还包括：

在所述读取器对应的信号量小于预设值的情况下，周期性获取所述读取器对应的信号量；

若在第二预设时间后，所述读取器对应的信号量仍小于所述预设值，向所述主节点发送错误码，所述错误码用于指示所述目标话题对应的目标从节点进行重启操作。

根据本公开的第三方面，一种数据交互装置，应用于主节点，所述装置包括：

话题注册消息接收模块，用于接收目标从节点发送的针对目标话题的话题注册消息；

注册响应信息发送模块，用于在存在所述目标话题的话题记录的情况下，向所述目标从节点发送所述话题注册消息对应的注册响应信息，所述注册响应信息包括所述目标话题的信号量组的索引信息和在共享内存区中的话题存储位置信息，所述信号量组包括所述目标话题对应的从节点的信号量，所述信号量用于表征所述目标从节点对所述目标话题的数据读写状态，以使所述目标从节点基于所述索引信息获取所述目标话题对应的目标信号量组，基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果，并基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量。

根据本公开的第四方面，一种节点数据交互装置，应用于从节点，所述装置包括：

话题注册消息发送模块，用于向主节点发送针对目标话题的话题注册消息；

注册响应消息接收模块，用于接收所述主节点发送的所述话题注册消息对应的注册响应信息，所述注册响应信息是所述主节点在存在所述目标话题的话题记录的情况下发送的，所述注册响应信息包括所述目标话题的信号量组的索引信息和共享在内存区中的话题存储位置信息，所述信号量组包括所述目标话题对应的从节点的信号量，所述信号量用于表征所述从节点对所述目标话题的数据读写状态；

目标信号量组获取模块，用于基于所述索引信息获取所述目标话题对应的目标信号量组；

读写模块，用于基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果；

信号量更新模块，用于基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

实施本公开，具备如下有益效果：

通过接收目标从节点的话题注册消息，可以使目标从节点之间快速找到属于其所发布/订阅话题的共享内存区中的目标缓存区，完成同一个话题下的从节点相互发现，建立基于共享内存的高效数据传输，实现自动驾驶系统中众多节点之间的解耦。基于共享内存区实现从节点进程间的数据交互，采用信号量保证节点间快速切换读写操作，服务发现可靠、通信效率高，提高数据交互的效率。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1示出根据本公开实施例的一种应用环境的示意图；

图2示出根据本公开实施例的一种节点数据交互方法的流程示意图；

图3示出根据本公开实施例的节点管理映射表的结构示意图；

图4示出根据本公开实施例的话题记录创建方法的流程示意图；

图5示出根据本公开实施例的从节点写入话题数据的流程示意图；

图6示出根据本公开实施例的共享内存区中目标数据块区的结构示意图；

图7示出根据本公开实施例的写入器写入话题数据的逻辑流程示意图；

图8示出根据本公开实施例的从节点读取话题数据的流程示意图；

图9示出根据本公开实施例的读取器读取话题数据的逻辑流程示意图；

图10示出根据本公开实施例的应用于主节点的数据交互装置的结构示意图；

图11示出根据本公开实施例的应用于从节点的数据交互装置的结构示意图；

图12示出根据本公开实施例的一种电子设备的框图；

图13示出根据本公开实施例的另一种电子设备的框图。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

专用于自动驾驶行业的中间件并不多，机器人操作系统(Robot OperatingSystem，ROS)本是用于机器人开发的中间件，与自动驾驶汽车相比，机器人系统中所产生的数据量并不大，一些采用X86微工控机的机器人，算力相对充足，对于通信开销是可以接收的，但应用于自动驾驶系统则显得“疲惫”。数据分发服务(Data Distribution Service，DDS)原是为解决物联网中节点间服务发现与通信而设计的，其大量的冗余设计使得其在单芯片上算法集成的应用上显得过于繁琐。

目前自动驾驶行业的算法公司提供的算法，比如融合感知算法，会集成在同一个芯片上，跨芯片间的通信数据量往往并不大。同一个芯片上的算法，由于是同一算法公司所开发，内部并没有必要使用DDS进行通信而让通信变得过于复杂，降低通信效率，问题难以定位。有鉴于此，本公开实施例提供一种节点数据交互方法，使得同一个芯片上的算法从节点能够基于共享内存实现进程间的数据传输，采用信号量保证节点间快速切换读写操作。从节点之间服务发现可靠，通信效率极高，数据零拷贝，订阅节点的增加不影响传输效率，适用于当前自动驾驶行业数据量大，算法进程繁多的场景。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种应用环境的示意图，如图1所示，该应用环境可以至少包括同在一个芯片上的主节点01、从节点02和共享内存区03。在实际应用中，从节点02可以是自动驾驶算法进程，一个芯片上包括多个算法从节点02，从节点02包括一个读取器(writer)和一个写入器(Reader)，Writer用于写数据，Reader用于读取数据并执行回调函数。一个芯片上包括一个主节点01(Master)，本实施环境中Master节点与从节点间可以通过Unix域套接字(Unix Domain Socket，UDS)通信连接，在其他实施例中，也可以选择其他通信方式，本申请在此不做限制。

图2示出根据本公开实施例的一种节点数据交互方法的流程示意图，如图2所示，方法可以包括下述步骤S101-S105：

S101、目标从节点向主节点发送针对目标话题的话题注册消息；

本申请实施例中，主节点可以与多个从节点进行数据交互，目标从节点启动后，首先向主节点请求连接，如请求UDS连接，建立连接后，目标从节点向主节点发送针对目标话题的话题注册消息，话题注册消息包括但不限于消息识别码(Msg_Id)、读取器名称/写入器名称(Reader_Name/Writer_Name)、话题名称(Topic_Name)和话题大小(Topic_Size)。

S102、主节点在存在目标话题的话题记录的情况下，向目标从节点发送话题注册消息对应的注册响应信息；

注册响应信息包括目标话题的信号量组的索引信息和在共享内存区中的话题存储位置信息，信号量组包括目标话题对应的从节点的信号量，信号量用于表征目标从节点对目标话题的数据读写状态，示例性的，目标从节点的信号量为0的状态为目标从节点不存在需要读取的话题数据。

主(Master)节点启动后,先初始化节点管理映射表。然后主节点申请开辟共享内存区，共享内存区的大小和名称可以根据需要设定，本申请在此不做限制，示例性的，共享内存区大小默认是512M，预设名称为“SHM_001”。最后，主节点创建连接后，启动循环监听连接上的消息，进入循环监听状态。如主节点创建UDS连接，启动Epoll循环监听UDS上的消息，，UDS连接的路径名为“./server_socket”。当主节点接收到目标从节点启动后发送的UDS连接请求，主节点接受目标从节点的连接请求，并将连接产生的Fd存入Epoll监听队列。

主节点接收到目标从节点发送针对目标话题的话题注册消息，主节点根据消息识别码判断目标从节点的话题注册消息是源于读取器或是写入器，根据目标话题的话题名称判断节点管理映射表中是否存在目标话题对应的话题记录。若节点管理映射表中存在目标话题对应的话题记录，则基于目标话题对应的话题记录生成注册响应消息，话题注册消息包括但不限于目标话题对应的信号量组的索引信息和共享内存区中的话题存储位置信息。

若话题注册消息源于读取器，注册响应信息包括但不限于目标话题的信号量组的索引信息、读取器索引值和在共享内存区中的话题存储位置信息，信号量组的索引信息包括但不限于信号量键，话题存储位置信息包括但不限于目标话题对应的目标数据块区的偏移量，目标话题的信号量键和偏移量可以从节点管理映射表中确定。读取器索引值可以通过读取器在目标话题中的位置确定，示例性的，目标话题对应的第一个读取器的读取器索引值即为0，目标话题对应的第二个读取器的读取器索引值为1，之后的读取器索引值依次递增。

若话题注册消息源于写入器，注册响应信息包括但不限于目标话题的信号量组的索引信息、读取器数量和在共享内存区中的话题存储位置信息，信号量组的索引信息包括但不限于信号量键，话题存储位置信息包括但不限于偏移量，目标话题的信号量键、读取器数量和偏移量可以基于节点管理映射表中确定。

节点管理映射表是主节点对从节点订阅/发布的话题(Topic)及话题对应的共享内存区进行信息管理的映射表。在主节点的节点管理映射表在存在目标话题的话题记录的情况下，节点管理映射表包括目标话题对应的键(Key)和值(Value)，如图3所示，节点管理映射表的Key包括字符串(string)类型的目标话题对应的话题名称(Topic_Name)，Topic_Name是目标话题(Topic)的识别码，不可以重名。节点管理映射表的Value是由目标话题下对应的读取器数量(ReaderNum)、写入器数量(WriterNum)、读取器文件描述符(ReaderFd[16])、写入器文件描述符(WriterFd)、信号量键(SemKey)和偏移量(AddrOffset)组成的结构体。每个话题下的Writer最多1个，Reader预设的数量可为多个，示例性的，Reader预设的数量最多可为16个。主节点作为UDS连接的服务(Server)端，ReaderFd存储目标话题下主节点和读取器对应的从节点连接生成的文件描述符(Fd)，WriterFd存储目标话题下主节点和写入器对应的从节点连接生成的文件描述符(Fd)。SemKey(信号量键)为用于通知数据读写的信号量组的键值。偏移量是目标话题对应的目标数据块区的首地址相对总的共享内存区首地址的偏移量，示例性的，若目标话题是注册的第一个话题,所以目标数据块区地址的偏移量为0。其中，目标数据块区基于话题大小和预设缓存区数量，在共享内存区中为目标话题划分的数据块区。

S103、目标从节点基于索引信息获取目标话题对应的目标信号量组；

索引信息包括但不限于信号量键，目标从节点基于信号量键确定目标话题对应的目标信号量组，目标信号量组存储目标话题对应的读写器的信号量，信号量用于表征从节点对目标话题的数据读写状态。

S104、目标从节点基于话题存储位置信息对目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果；

话题存储信息包括偏移量，目标从节点根据预设的共享内存区名称确定共享内存区，根据偏移量获取分配给目标话题的目标数据块区的内存首地址，并将内存首地址映射到本进程的地址。目标从节点基于共享内存区和节点映射管理表进行话题数据的读写操作，得到读写操作的结果，读写操作结果包括操作成功或操作失败。

若话题注册消息源于写入器，首先写入器要查看订阅目标话题的读取器对应节点的注册状态,确定目标读取器，基于目标读取器确定目标数据块区中可以写入话题数据的预设缓存区，写入器将话题数据写入对应的预设缓存区，得到并写入结果，写入结果包括写入失败或写入成功。

若话题注册消息源于读取器，读取器可以根据读取器索引查询到目标信号量组中读取器对应的信号量，确定目标话题对应的目标数据块区是否存在可以进行数据读取的预设缓存区，若存在，读取器查询自身对应的读写状态为可读的目标缓存区，读取器对目标缓存区对应的话题数据进行读取，得到读取结果，读取结果包括读取失败或读取成功。

S105、目标从节点基于读写操作结果更新目标信号量组中的信号量。

若操作结果为操作成功，目标从节点则基于更新目标信号量组中对应的信号量，通过信号量表征目标从节点对目标话题的数据读写状态。

示例性的，当目标从节点对目标话题成功写入话题数据，目标从节点对应的信号量进行加1，当目标从节点对目标话题成功读取话题数据，目标从节点对应的信号量进行减1。

通过主节点的节点管理映射表，写入器和读取器可以快速完成互相的发现，找到属于其所发布/订阅话题的共享内存区中目标数据块区，建立基于共享内存的高效数据传输，实现自动驾驶系统中众多节点之间的解耦。服务发现完成后，读取器与写入器在同一个信号量组的协调下发布和订阅消息，数据准备完成后通过信号量可及时通知到读取器读取数据。在等待数据读取或发布期间，不占用宝贵的CPU资源，将更多的CPU资源让给复杂的自动驾驶算法。

请参阅图4，在一些实施例中，话题注册消息包括话题存储占用信息，方法还包括：

S201、在不存在目标话题的话题记录的情况下，创建目标话题对应的信号量组；

S202、基于话题存储占用信息和预设缓存区数量，在共享内存区中为目标话题划分目标数据块区；

S203、基于话题注册消息、信号量组和目标数据块区在节点管理映射表中创建话题记录；

节点管理映射表包括已注册的话题对应的话题记录。

具体的，主节点接收到目标从节点发送针对目标话题的话题注册消息，主节点根据消息识别码判断目标从节点的话题注册消息是源于读取器或是写入器，根据目标话题的话题名称判断节点管理映射表中是否存在目标话题对应的话题记录。若节点管理映射表中不存在目标话题对应的话题记录，创建目标话题对应的信号量组，即目标信号量组，获取目标信号量组的信号量键；基于话题大小和预设缓存区数量，在共享内存区中为目标话题划分目标数据块区，并获取目标数据块区对应的偏移量；基于话题注册消息确定目标话题的话题名称；确定目标话题对应的读取器数量和写入器数量，以及读取器文件描述符和写入器文件描述符。基于目标话题对应的话题名称、读取器数量、写入器数量、读取器文件描述符、写入器文件描述符、信号量键和偏移量，主节点在节点管理映射表中创建目标话题对应的话题记录。在一些实施例中，目标话题对应的目标数据块区的偏移量，可以基于目标话题的上一个话题的话题大小和上一个话题的偏移量确定。偏移量是目标数据块区的首地址相对总的共享内存区首地址的偏移量。共享内存区为第一个话题划分的数据块区的偏移量为0。

示例性的，目标话题的下一个话题对应的数据块区地址的偏移量可以根据下述公式计算:

Addr_Next_offset＝(Topic_Size+16)*10+16+Addr_offset

其中，Addr_Next_offset为下一个话题对应的数据块区地址的偏移量，Topic_Size为目标话题的话题大小，Addr_offset为目标话题对应的数据块区地址的偏移量。

示例性的，若话题注册消息源于读取器，在主节点在节点管理映射表中未查询到目标话题对应的话题记录，主节点需要在节点映射管理表中创建读取器对应的话题记录，目标话题对应的话题记录包括目标话题的话题名称、读取器数量、写入器数量、读取器文件描述符、写入器文件描述符、信号量键和偏移量。主节点不存在目标话题对应的话题记录，相应的，也不存在目标话题对应的信号量组，因此，创建目标话题对应的信号量组，将信号量组对应的键值作为目标话题对应的信号量键，信号量组的大小为预先设定值，可以将信号量组的大小设定为16，此时，信号量组包括16个信号量。根据读取器发送目标话题对应的话题注册消息，确定目标话题的话题名称，因为是新创建的话题，此时的读取器的数量只有1个，就是本读取器，此时，目标话题对应的读取器数量为1；因暂没有写入器在主节点中订阅目标话题，写入器的数量为0，目标话题对应的写入器数量为0；读取器文件描述符(ReaderFd[0])为该读取器与主节点UDS连接的文件描述符，因为没有写入器注册，写入器文件描述符为设定值，表示不存在写入器的文件描述符，例如，设定值可以为-1。

在节点管理映射表中，为目标从节点发布/订阅的每个新话题创建对应的话题记录，基于节点管理映射表建立从节点、主节点、信号量组以及共享内存区之间的映射关系，实现同一个话题下的读取器和写入器打开同一个信号量组，同一块共享内存区，完成了相互之间的“发现”，并依赖共享内存进行通信。

请参阅图5，在一些实施例中，基于话题存储位置信息对目标话题的话题数据进行读写操作包括：

S1041、基于话题存储位置信息确定目标话题对应的目标数据块区，目标数据块区包括至少一个预设缓存区；

S1043、若话题注册消息源于从节点的写入器，遍历至少一个预设缓存区，在遍历到的当前预设缓存区对应的目标读取器的读写状态皆为已读状态的情况下，将写入器对应的话题数据写入当前预设缓存区，目标读取器为目标话题对应的、注册状态正常的读取器；

S1045、将当前预设缓存区对应的目标读取器的读写状态更新为未读状态；

在一个实施例中，话题存储位置信息包括但不限于目标话题对应的偏移量，基于偏移量和预设的共享内存区名称确定目标话题对应的数据块区即目标数据块区。目标数据块区包括节点管理标志(Node_Manage_Flag)对应的存储区和预先设定个数的预设缓存区。若话题注册消息源于从节点的写入器，写入器基于节点管理标志确定目标话题中注册状态正常的读取器，即目标读取器。从目标数据块区的第一个预设缓存区进行查询，判断当前预设缓存区对应的目标读取器的读写状态是否皆为已读状态，若是，将写入器对应的话题数据写入当前预设缓存区对应的数据区。写入器成功写入话题数据后，将当前预设缓存区对应的目标读取器的读写状态更新为未读状态。

基于读写操作结果更新目标信号量组中的信号量包括：

S1051、更新目标信号量组中当前预设缓存区对应的目标读取器的信号量。

写入器成功写入话题数据后，对目标信号量组中目标读取器对应的信号量做加1操作，以使得相应的读取器通过信号量确定对应的预设缓存区存在未读数据，并尽快进行读取操作。

在一些实施例中，基于偏移量和预设的共享内存区名称确定目标话题对应的数据块区即目标数据块区。目标数据块区包括节点管理标志(Node_Manage_Flag)对应的存储区和预先设定个数的预设缓存区。预设缓存区的个数根据实际的需要设定，读写数据量越大，设定的预设缓存区的个数就越多，平衡数据读写之间速度的差异。示例性的，设定目标数据块区的预设缓存区的数量为10个，如图6所示，预设缓存区包括TopicData[0]-TopicData[9]。目标数据块区包括节点管理标志(Node_Manage_Flag)对应的存储区，节点管理标志用于表明目标话题下的读区器的状态，16个节点管理标志对应16个读取器的连接状态,0表示未接入或异常，1表示已正常接入。每个预设缓存区能够缓存1个话题数据，目标数据块区包括10个预设缓存区，因此，每个目标话题对应的目标数据块区在一定时间内最多可以缓存十个话题数据。预设缓存区也包含数据区以及16个reader对应的读写标志位(Flag)，这里读写标志位的值表示目标话题下读取器对该话题数据的读写状态，0代表已读状态，1代表未读状态，例如，Flag[1]＝0,表明目标话题下第一个读取器(Reader_1)已经完成对该话题数据的读取。若话题注册消息源于从节点的写入器，首先写入器要查看订阅目标话题的读取器对应节点的状态,确定目标读取器，例如，Node_Manage_Flag[index]中索引值index＝0，index＝1，index＝2对应的节点管理标志为1，即目标话题对应的第一个读取器、第二读取器以及第三个读取器均为注册状态正常的读取器即目标读取器，则后续查看话题数据是否已读的Flag,以及信号量组中的信号量加一操作均只关注正常连接的目标读取器的读写标志位和信号量。为保证数据读写操作的分开，写入器只在所有目标读取器都已完成对当前话题数据的读取后，才会向对应的预设缓存区写入新的数据，并把目标读取器对应的读写标志位改为未读，写完后立即对目标信号量组中目标读取器对应的信号量做加1操作以通知相应的读取器快速读取新的数据。若写入器的话题数据未写完，继续向下一个预设缓存区进行写入话题数据的操作，直至写入器对应的话题数据皆写入目标话题对应的目标数据块区。

目标从节点根据信号量键确定目标信号量组，根据默认共享内存区名称和偏移量找到分配给目标话题的目标数据块区的首地址。至此，写入器发现目标话题下的目标数据块区，之后便可以依赖目标数据块区进行话题数据的写入，无需引入额外的传输协议，通信高效且可靠。写入器确定目标数据块区，写入器在所有目标读取器都已完成对当前数据的读取后，才会向当前预设缓存区写入新的数据，保证数据读写操作的分开。

在一些实施例中，在将写入器对应的话题数据写入预设缓存区之前，还包括：

S10431、在当前预设缓存区对应的目标读取器中存在未读状态的目标读取器的情况下，周期性获取未读状态的目标读取器的读写状态；

S10433、若在第一预设时间内，未读状态的目标读取器的读写状态皆更新为已读状态，触发将写入器对应的话题数据写入当前预设缓存区的步骤。

具体的，若写入器遍历到的预设缓存区中存在未读状态的目标读取器，每间隔第三预设时间查询未读状态的目标读取器的读写状态，示例性的，第三预设时间可以为100ms。若在累计时间未超过第一预设时间时，未读状态的目标读取器更新为已读状态，直至遍历到的预设缓存区对应的所有目标读取器的读写状态皆为已读状态，则向遍历到的预设缓存区对应的数据区写入话题数据，示例性的，第一预设时间可以为3s。

周期性获取未读状态的目标读取器的读写状态，给目标读取器适当的反应时间，若目标读取器能够及时更正读写状态，则正常处理，保证了稳定的通信效率。

在一些实施例中，方法还包括：

S10432、若在第一预设时间后，当前预设缓存区对应的未读状态的目标读取器的读写状态仍为未读状态，更新当前预设缓存区对应的未读状态的目标读取器的注册状态；

S10434、向主节点发送移除消息，以通知主节点从节点管理映射表中移除未读状态的目标读取器对应的信息。

具体的，若写入器遍历到的预设缓存区中存在未读状态的目标读取器，每间隔第三预设时间查询未读状态的目标读取器的读写状态，示例性的，第三预设时间可以为100ms，若在累计时间未超过第一预设时间时，未读状态的目标读取器对应的话题数据仍未被读取，说明未读状态的目标读取器存在异常，将未读状态的目标读取器与主节点的连接状态更新为异常，写入器则发送移除消息至主节点，通知主节点移除对应的目标读取器，示例性的，第一预设时间可以为3s。

周期性获取未读状态的目标读取器的读写状态，若累计时间达到一定值，若目标读取器仍未更正读写状态，及时移除目标读取器，防止异常的目标读取器拖累整个系统，保证了系统通信的可靠和稳定。

请参阅图7，在一些实施例中，写入器向目标话题对应的目标数据块区写入数据的过程如下：

S1、遍历目标话题下读取器对应的节点管理标志(Node_Manage_Flag)值，确定目标话题下注册状态正常的目标读取器，即Node_Manage_Flag[index]＝1,将目标读取器对应的index存入预设数组，示例性的，预设数据为符号数组RunNo；

S2、将预设缓存区的索引值Buffer Index赋值为0；

S3、基于预设缓存区的索引值Buffer Index读取目标读取器对应的读写标志位，即查看预设缓存区TopicData[Buffer Index]中Flag[index]的值；

S4、判断第Buffer Index对应的预设缓存区中，所有的目标读取器对应的读写状态皆为已读状态，若是，即Flag[index]对应的值全部为0，index为预设数组，示例性的，index为符号数组RunNo中的元素，执行步骤S5；若目标读取器对应的读写状态存在未读状态，即存在Flag[index]对应的值为1，则执行步骤S11；

S5、写入器向预设缓存区对应的数据(Data)区写入对应的话题数据；

S6、将预设缓存区对应的目标读取器对应的读写状态更新为未读状态，示例性的，按照符号数组RunNo中index将Flag[index]的值置为1；

S7、更新目标话题对应的信号量组中目标读取器对应的信号量，即按照符号数组RunNo中index将信号量组中index信号量加1；

S8、判断写入器对应的话题数据是否全部写完，若写完。则直接结束；若写入器仍存在未写的话题数据，则执行步骤S9。

S9、将预设缓存区的索引值Buffer Index加1；

S10、判断预设缓存区的索引值Buffer Index的值是否等于预设缓存区的数量，示例性的，预设缓存区的数量可以为10，若等于10，则执行步骤S2；若不等于10，则执行步骤S3。

S11、每间隔第三预设时间查询目标缓存区中未读状态的目标读取器；

S12、判断累计时间等待是否在第一预设时间内，若第一预设时间内，未读状态的目标读取器的读写状态更新为已读状态，则执行步骤S3，其中第三预设时间可以为100ms；若累计时间在第一预设时间内，未读状态的目标读取器的读写状态仍为未读状态，说明未读状态的目标读取器与主节点的连接状态异常，则执行步骤S13,第一预设时间可以为3s；

S13、更新读写状态仍为未读状态的目标读取器与主节点的连接状态，即将仍等于1的Flag的index所对应的Node_Manage_Flag置为0；

S14、更新预设数组中的元素，示例性的，删除符号数据RunNo数组中未读状态的目标读取器对应的index；

S15、发送移除信息至主节点，以使得主节点移除对应的目标读取器，继续执行S4。

请参阅图8，在一些实施例中，基于话题存储位置信息对目标话题对应的话题数据进行读写操作包括：

S1042、基于话题存储位置信息确定目标话题对应的目标数据块区，目标数据块区包括至少一个预设缓存区；

S1044、若话题注册消息源于从节点的读取器，在读取器对应的信号量大于或等于预设值的情况下，从至少一个预设缓存区中确定目标缓存区；

目标缓存区为首个查询到的读取器的读写状态为未读状态的预设缓存区；

S1046、读取目标缓存区对应的话题数据；

S1048、将目标缓存区中读取器的读写状态更新为已读状态；

在一个实施例中，话题存储位置信息包括但不限于目标话题对应的目标数据块区的偏移量。从节点接收注册响应消息后，根据信号量键确定目标话题对应的信号量组即目标信号量组，根据预设的共享内存区名称，确定共享内存区，根据偏移量确定分配给目标话题的目标数据块区，目标数据块区包括预先设定个数的预设缓存区，预设缓存区的个数根据实际的需要设定。若话题注册消息源于从节点的读取器，基于读取器索引值确定目标信号量组中读取器对应的信号量，判断读取器对应的信号量是否大于或等于预设值，若大于，从目标数据块区中查询第一个读取器对应的读写状态为未读状态的预设缓存区，作为目标缓存区，读取器读取目标缓存区的数据区的话题数据，成功读取后，读取器将目标信号量组中读取器对应的读写状态更新为已读状态。

具体的，目标数据块区包括预先设定个数的预设缓存区，示例性的，预设缓存区的个数设定为10个。若话题注册消息源于从节点的读取器，读取器通过读取器索引值查询到信号量组中读取器对应的信号量，确定共享内存区中目标话题对应的目标数据块区是否存在未读数据，写入器通过信号量来通知读取器数据已经准备好。首先读取器对自身对应到的信号量做减1操作，若信号量大于等于0，说明Writer准备好了数据等待读取。本实施例直接判断读取器对应的信号量大于或等于预设值的情况，此时预设值为1，说明目标话题对应的目标数据块区存在未读数据。如果读取器是初始接入读取话题数据，则读取器并不确定从哪个预设缓存区开始读取话题数据，此时，读取器需要从第一个开始查看可读的预设缓存区，确定为目标缓存区，并记录目标缓存区对应的标签值BuffIndex。读取器读取目标缓存区的数据区对应的话题数据，并将目标缓存区中读取器对应的读写状态更新为已读状态，即将目标缓存区中读取器的读写标志位Flag置为已读，并对BuffIndex进行加1，当BuffIndex等于10后置为0。若读取器需要继续读取数据，无需继续再查找下一个目标缓存区，可直接按BuffIndex访问目标缓存区。

基于读写操作结果更新目标信号量组中的信号量包括：

S1052、更新目标信号量组中从节点的读取器对应的信号量。

读取器读取目标缓存区对应的话题数据后，将目标信号量组中读取器对应的信号量做减1的操作，以使得相应的写入器基于读取器对应的信号量确定读取器的读写状态。

目标从节点根据信号量键确定目标信号量组，根据默认共享内存区名称和偏移量找到分配给目标话题的目标数据块区的首地址。至此，读入器发现目标话题下的目标数据块区，之后便可以依赖目标数据块区进行话题数据的读取，无需引入额外的传输协议，通信高效且可靠。

在一些实施例中，基于话题存储位置信息对从节点对应的话题数据进行读写操作，还包括：

S10441、在读取器对应的信号量小于预设值的情况下，周期性获取读取器对应的信号量；

S10442、若在第二预设时间后，读取器对应的信号量仍小于预设值，向主节点发送错误码，错误码用于指示目标话题对应的目标从节点进行重启操作。

具体的，若读取器基于信号量键和读取器索引值获取读取器对应的信号量后，判断读取器对应的信号量小于预设值，示例性的，预设值为1，说明目标话题中不存在未读数据，进程阻塞，等待唤醒，周期性判断读取器对应的信号量，若超过3s后，读取器对应的信号量仍为已读状态，确定写入器存在故障，向主节点发送写入器存在故障的错误码，以通知主节点重新启动存在故障的写入器，及时解决问题。

发现存在问题的写入器，及时上报给主节点，使得主节点及时排除问题，保证整个系统通信的稳定性和高效性。

请参阅图9，在一些实施例中，读取器读取目标话题对应的话题数据的过程如下：

T1、将目标话题对应的信号量组中当前读取器对应的信号量做减1操作；

T2、判断读取器减1后的信号量是否大于或等于0，若大于或等于0，执行步骤T3,若不大于且不等于0，则执行步骤T8；

T3、判断是否是首次读取数据，若是首次读取数据，执行步骤T4，若不是首次读取数据，执行步骤T11；

T4、从第一个预设缓存区查询，即按照预设缓存区对应的标签值BuffIndex从0-9查看读取器对应的读写标志位Flag，本实施例中，预设缓存区的数量为10,；找到第一个当前读取器对应的读写状态为未读状态的预设缓存区，即读写标志位Flag为1，作为目标缓存区；

T5、读取器读取目标缓存区的数据区的数据；

T6、将目标缓存区中读取器对应的读写状态更新为已读状态，即将读写标志位Flag置为0，若读取器对应的读取数据工作完成，则直接结束，若未完成，执行T7；

T7、预设缓存区对应的标签值BuffIndex加1；

T8、判断预设缓存区对应的标签值BuffIndex是否等于预设缓存区的数量，若不等于，执行T1；若等于，执行步骤T9，示例性的，预设缓存区的数量为10；

T9、则将预设缓存区对应的标签值BuffIndex重新置为0,执行T1；

T10、第二预设时间后，若读取器的信号量减1后仍小于0，则想主节点上报对应的错误码，示例性的，第二预设时间可以为3s；

T11、查看标签值BuffIndex对应预设缓存区中的读取器对应的读写标志位Flag，若标签值BuffIndex对应预设缓存区中的读取器的读写状态为未读状态，将标签值BuffIndex对应预设缓存区作为目标缓存区，执行步骤T5，若标签值BuffIndex对应预设缓存区中的读取器的读写状态为已读状态，执行步骤T12；

T12、读取器向主节点上报对应的错误码。

基于UDS可靠连接的服务发现，在主节点的帮助下，读取器和写入器可以快速完成互相的发现，找到属于其所发布/订阅目标话题的共享内存区，建立基于共享内存的高效数据传输，实现自动驾驶系统中众多节点之间的解耦。读取器与写入器之间通过共享内存进行通信，无需引入额外的传输协议，高效，可靠，适用于自动驾驶大数据量场景。读取器数量的增加对通信效率几乎无影响，保证了系统稳定的通信效率。

请参阅图10，根据本公开的第三方面，一种数据交互装置，应用于主节点，装置包括：

话题注册消息接收模块10，用于接收目标从节点发送的针对目标话题的话题注册消息；

注册响应信息发送模块30，用于在存在目标话题的话题记录的情况下，向目标从节点发送话题注册消息对应的注册响应信息，注册响应信息包括目标话题的信号量组的索引信息和在共享内存区中的话题存储位置信息，信号量组包括目标话题对应的从节点的信号量，信号量用于表征目标从节点对目标话题的数据读写状态，以使目标从节点基于索引信息获取目标话题对应的目标信号量组，基于话题存储位置信息对目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果，并基于读写操作结果更新目标信号量组中的信号量。

请参阅图11，根据本公开的第四方面，一种节点数据交互装置，应用于从节点，装置包括：

话题注册消息发送模块20，用于向主节点发送针对目标话题的话题注册消息；

注册响应消息接收模块40，用于接收主节点发送的话题注册消息对应的注册响应信息，注册响应信息是主节点在存在目标话题的话题记录的情况下发送的，注册响应信息包括目标话题的信号量组的索引信息和共享在内存区中的话题存储位置信息，信号量组包括目标话题对应的从节点的信号量，信号量用于表征从节点对目标话题的数据读写状态；

目标信号量组获取模块60，用于基于索引信息获取目标话题对应的目标信号量组；

读写模块80，用于基于话题存储位置信息对目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果；

信号量更新模块100，用于基于读写操作结果更新目标信号量组中的信号量。

在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。

本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，上述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行时实现上述方法。计算机可读存储介质可以是非易失性计算机可读存储介质。

本公开实施例还提出一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，上述处理器被配置为上述方法。

电子设备可以被提供为终端、服务器或其它形态的设备。

图12示出根据本公开实施例的一种电子设备的框图。例如，电子设备800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等终端。

参照图12，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在上述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。上述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与上述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如上述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G、3G、4G、5G或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，上述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器804，上述计算机程序指令可由电子设备800的处理器820执行以完成上述方法。

图13示出根据本公开实施例的另一种电子设备的框图。例如，电子设备1900可以被提供为一服务器。参照图13，电子设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。

电子设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行电子设备1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将电子设备1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。电子设备1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由电子设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，上述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C+等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，上述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标准的功能也可以以不同于附图中所标准的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种节点数据交互方法，应用于主节点，其特征在于，所述方法包括：

接收目标从节点发送的针对目标话题的话题注册消息；

在节点管理映射表存在所述目标话题的话题记录的情况下，向所述目标从节点发送所述话题注册消息对应的注册响应信息，所述注册响应信息包括所述目标话题的信号量组的索引信息和在共享内存区中的话题存储位置信息，所述信号量组包括所述目标话题对应的从节点的信号量，所述信号量用于表征所述目标从节点对所述目标话题的数据读写状态，以使所述目标从节点基于所述索引信息获取所述目标话题对应的目标信号量组，基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果，并基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量，所述节点管理映射表是所述主节点对所述目标从节点订阅/发布的话题及话题对应的共享内存区进行管理的映射表，所述节点管理映射表包括已注册的话题对应的话题记录；

所述基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量包括：

更新所述目标信号量组中所述目标从节点的读取器对应的信号量；

所述基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，包括：

在所述读取器对应的信号量小于预设值的情况下，周期性获取所述读取器对应的信号量；

若在第二预设时间后，所述读取器对应的信号量仍小于所述预设值，向所述主节点发送错误码，所述错误码用于指示所述目标话题对应的目标从节点进行重启操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述话题注册消息包括话题存储占用信息，所述方法还包括：

在不存在所述目标话题的话题记录的情况下，创建所述目标话题对应的信号量组；

基于所述话题存储占用信息和预设缓存区数量，在所述共享内存区中为所述目标话题划分目标数据块区；

基于所述话题注册消息、所述信号量组和所述目标数据块区在节点管理映射表中创建所述话题记录。

3.一种数据交互方法，应用于从节点，其特征在于，所述方法包括：

向主节点发送针对目标话题的话题注册消息；

接收所述主节点发送的所述话题注册消息对应的注册响应信息，所述注册响应信息是所述主节点在节点管理映射表存在所述目标话题的话题记录的情况下发送的，所述注册响应信息包括所述目标话题的信号量组的索引信息和共享在内存区中的话题存储位置信息，所述信号量组包括所述目标话题对应的从节点的信号量，所述信号量用于表征所述从节点对所述目标话题的数据读写状态，所述节点管理映射表是所述主节点对所述从节点订阅/发布的话题及话题对应的共享内存区进行管理的映射表，所述节点管理映射表包括已注册的话题对应的话题记录；

基于所述索引信息获取所述目标话题对应的目标信号量组；

基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果；

基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量；

所述基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量包括：

更新所述目标信号量组中所述从节点的读取器对应的信号量；

所述基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，包括：

在所述读取器对应的信号量小于预设值的情况下，周期性获取所述读取器对应的信号量；

若在第二预设时间后，所述读取器对应的信号量仍小于所述预设值，向所述主节点发送错误码，所述错误码用于指示所述目标话题对应的从节点进行重启操作。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述话题存储位置信息对所述目标话题的话题数据进行读写操作包括：

基于所述话题存储位置信息确定所述目标话题对应的目标数据块区，所述目标数据块区包括至少一个预设缓存区；

若所述话题注册消息源于所述从节点的写入器，遍历所述至少一个预设缓存区，在遍历到的当前预设缓存区对应的目标读取器的读写状态皆为已读状态的情况下，将所述写入器对应的话题数据写入所述当前预设缓存区，所述目标读取器为所述目标话题对应的、注册状态正常的读取器；

将所述当前预设缓存区对应的目标读取器的读写状态更新为未读状态；

所述基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量包括：

更新所述目标信号量组中所述当前预设缓存区对应的目标读取器的信号量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述将所述写入器对应的话题数据写入所述预设缓存区之前，还包括：

在所述当前预设缓存区对应的目标读取器中存在未读状态的目标读取器的情况下，周期性获取所述未读状态的目标读取器的读写状态；

若在第一预设时间内，所述未读状态的目标读取器的读写状态皆更新为已读状态，触发将所述写入器对应的话题数据写入所述当前预设缓存区的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若在第一预设时间后，所述当前预设缓存区对应的未读状态的目标读取器的读写状态仍为未读状态，更新所述当前预设缓存区对应的未读状态的目标读取器的注册状态；

向所述主节点发送移除消息，以通知所述主节点从节点管理映射表中移除所述未读状态的目标读取器对应的信息。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作还包括：

基于所述话题存储位置信息确定所述目标话题对应的目标数据块区，所述目标数据块区包括至少一个预设缓存区；

若所述话题注册消息源于所述从节点的读取器，在所述读取器对应的信号量大于或等于预设值的情况下，从所述至少一个预设缓存区中确定目标缓存区，所述目标缓存区为首个查询到的所述读取器的读写状态为未读状态的预设缓存区；

读取所述目标缓存区对应的话题数据；

将所述目标缓存区中所述读取器的读写状态更新为已读状态。

8.一种数据交互装置，应用于主节点，其特征在于，所述装置包括：

话题注册消息接收模块，用于接收目标从节点发送的针对目标话题的话题注册消息；

注册响应信息发送模块，用于在节点管理映射表存在所述目标话题的话题记录的情况下，向所述目标从节点发送所述话题注册消息对应的注册响应信息，所述注册响应信息包括所述目标话题的信号量组的索引信息和在共享内存区中的话题存储位置信息，所述信号量组包括所述目标话题对应的从节点的信号量，所述信号量用于表征所述目标从节点对所述目标话题的数据读写状态，以使所述目标从节点基于所述索引信息获取所述目标话题对应的目标信号量组，基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果，并基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量，所述节点管理映射表是所述主节点对所述目标从节点订阅/发布的话题及话题对应的共享内存区进行管理的映射表，所述节点管理映射表包括已注册的话题对应的话题记录；

所述基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量包括：

更新所述目标信号量组中所述目标从节点的读取器对应的信号量；

所述基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，包括：

在所述读取器对应的信号量小于预设值的情况下，周期性获取所述读取器对应的信号量；

若在第二预设时间后，所述读取器对应的信号量仍小于所述预设值，向所述主节点发送错误码，所述错误码用于指示所述目标话题对应的目标从节点进行重启操作。

9.一种节点数据交互装置，应用于从节点，其特征在于，所述装置包括：

话题注册消息发送模块，用于向主节点发送针对目标话题的话题注册消息；

注册响应消息接收模块，用于接收所述主节点发送的所述话题注册消息对应的注册响应信息，所述注册响应信息是所述主节点在节点管理映射表存在所述目标话题的话题记录的情况下发送的，所述注册响应信息包括所述目标话题的信号量组的索引信息和共享在内存区中的话题存储位置信息，所述信号量组包括所述目标话题对应的从节点的信号量，所述信号量用于表征所述从节点对所述目标话题的数据读写状态，所述节点管理映射表是所述主节点对所述从节点订阅/发布的话题及话题对应的共享内存区进行管理的映射表，所述节点管理映射表包括已注册的话题对应的话题记录；

目标信号量组获取模块，用于基于所述索引信息获取所述目标话题对应的目标信号量组；

读写模块，用于基于所述话题存储位置信息对所述目标话题对应的话题数据进行读写操作，得到读写操作结果；

信号量更新模块，用于基于所述读写操作结果更新所述目标信号量组中的信号量；

所述信号量更新模块包括：

读取器信号量更新单元，用于更新所述目标信号量组中所述从节点的读取器对应的信号量；

所述读写模块，包括：

读取器信号量获取单元，用于在所述读取器对应的信号量小于预设值的情况下，周期性获取所述读取器对应的信号量；

重启单元，用于若在第二预设时间后，所述读取器对应的信号量仍小于所述预设值，向所述主节点发送错误码，所述错误码用于指示所述目标话题对应的从节点进行重启操作。