使用DDS构建物联网

　　物联网 （IoT） 和工业互联网 （I2） 的真正价值在于无处不在的信息可用性以及由此可以做出的决策。无处不在的数据可用性的重要性极大地提高了对基于标准的数据共享技术的关注。在这篇文章中，我将分析 IoT/I2 系统的数据共享需求特征，并描述对象管理组 （OMG） 数据分发服务 （DDS）标准如何理想地解决这些问题。

　　IoT/I2 中的

　　数据共享 IoT/I2 系统中的数据共享模式可分为以下几类：

　　这种通信模式在设备或传统计算系统需要有效共享数据的边缘系统上很普遍，例如工业厂房、车辆、移动设备等。设备-2-设备数据共享由无代理的点对点促进简化部署、促进容错并提供具有低延迟和高吞吐量的性能敏感型应用程序的基础架构。

　　单个设备和子系统与云服务和应用程序交互，用于调解数据共享以及数据收集和分析。根据应用程序和共享的数据类型，Device-2-Cloud 通信的需求可能大相径庭。例如，远程手术应用程序比智慧城市应用程序具有更严格的时间要求。另一方面，智慧城市应用可能对设备的高效网络和能源管理有更严格的要求。因此，根据用例，Device-2-Cloud 通信必须能够支持高吞吐量和低延迟的数据交换以及在带宽受限的链路上的操作。对间歇性连接和可变延迟链路的支持也非常重要。

　　尽管目前很少有系统被部署为跨多个 IaaS 实例或多个 IaaS 区域（例如跨 EC2 欧洲和美国区域部署），但能够轻松有效地跨云“域”交换数据将变得越来越重要。在这种情况下，数据共享技术需要支持智能路由，以确保始终采用最佳路径来分发数据，提供高吞吐量并提供低每消息开销。

　　除了上述数​​据共享模式外，数据分发技术还需要妥善解决跨领域问题，例如平台独立性——例如，在嵌入式、移动、企业和云应用程序上运行的能力以及安全性。

　　数据分发服务 （DDS）

　　DDS是一种OMG标准，可实现无缝、无处不在、高效、及时和安全的数据共享——独立于硬件和软件平台。DDS 定义了允许多个供应商实现互操作的有线协议以及简化跨供应商产品的应用程序移植的 API。该标准要求实现完全分布式和无代理，这意味着 DDS 应用程序可以在没有任何中介的情况下进行通信，但在有用时，可以透明地代理 DDS 通信。

　　DDS 基础的基本抽象是Topic。主题捕获要共享的信息以及与之关联的服务质量。这样就可以控制数据共享的功能性和非功能性属性。DDS 提供了一组丰富的 QoS 策略，用于控制本地资源使用、网络使用、流量差异化和后期加入者的数据可用性。在 DDS 中，数据的生产是通过Data Writers执行的，而数据的消费是通过Data Readers执行的。 对于给定的主题，数据阅读器可以进一步细化通过内容和时间过滤器接收到的信息。DDS 还配备了动态发现服务，允许应用程序动态发现系统中可用的信息并匹配相关来源。最后，DDS 安全标准为处理身份验证、加密和访问控制提供了一个可扩展的框架。

　　将 DDS 应用于 IoT 和 I2

　　在工业互联网联盟确定的与 IoT 和 I2 系统相关的标准中，DDS 是在 IoT/I2 数据共享要求的覆盖范围和深度方面脱颖而出的标准。让我们看看 DDS 有什么让它如此特别。

　　DDS 为 Device-2-Device 通信提供了一个非常高效且可扩展的平台。DDS 实施可以缩小到深度嵌入式设备或高端多核机器。性能一流的 DDS 实施，例如PrismTech的智能数据共享平台Vortex，它可以在 Gbps 以太网网络上提供低至约 30 微秒的延迟和每秒数百万条消息的点对点吞吐量。DDS 具有二进制和高效的有线协议，使其成为网络受限环境中设备-2-设备通信的可行解决方案。DDS 的无代理和对等特性使其成为设备-2-设备通信的理想选择。透明地代理 DDS 通信的能力（尤其是当设备通过多播进行通信时）简化了子系统与 IoT 和 I2 系统的集成。

　　DDS 支持多种传输协议，例如 UDP/IP 和 TCP/IP，并且在可用时还可以利用多播。在 TCP/IP 引入过多开销或行头阻塞问题的情况下，UDP/IP 支持在处理交互式软实时数据的应用程序中非常有用。对于无法利用 UDP/IP 的部署，DDS 缓解了 TCP/IP 引入的针对线头阻塞的问题。这是通过支持流量区分和优先级以及选择性下采样来完成的。独立于所使用的传输，DDS 支持三种不同类型的可靠性：尽力而为、最后价值可靠性和可靠性。在这三个中，只有后者的行为类似于“TCP/IP 可靠性。

　　高效的有线协议与丰富的传输和可靠性语义支持相结合，使 DDS 成为共享周期性数据（如遥测）以及需要高可靠性的数据的绝佳选择。此外，对内容过滤的内置支持可确保仅在存在具有相同兴趣且其过滤器与正在生成的数据匹配的消费者时才发送数据。

　　DDS 可以提供的高吞吐量和低延迟使其成为跨连接各种数据中心的大管道进行数据共享的完美选择。

　　总之，DDS 是理想地满足 IoT/I2 系统的大多数要求的标准。基于 DDS 的平台，例如 PrismTech 的 Vortex，为移动、嵌入式、Web、企业和云应用程序以及云消息传递实现提供设备解决方案。目前基于 DDS 的解决方案已部署在智能城市、智能电网、智能交通、金融和医疗保健环境中。

　　审核编辑：郭婷