[发明专利]基于分离式数据分发服务的域内共享内存传输架构及机制

权利要求书

1.一种基于分离式数据分发服务的域内共享内存传输机制，其特征在于，包括多个DDS客户端、共享内存区、DDS服务端；在DDS服务端的DDS协议栈内引入共享内存管理模块，并行于网络会话管理模块；

共享内存区是多个共享内存池的集合，共享内存池是多个相同大小的内存块的集合，内存块是共享内存传输的基本单位，DDS客户端发布侧将数据写入某个内存块，而订阅侧读取时访问该内存块；

共享内存传输的配置集成在DDS服务端的配置中，DDS服务端上电时，DDS协议栈的共享内存管理模块会根据配置申请共享内存传输所需的所有资源；共享内存管理模块负责多个DDS客户端之间共享内存描述符的传递，为各个DDS客户端动态的协调共享内存资源，维护多个DDS客户端之间的同步机制，定期回收共享资源；

DDS服务端和DDS客户端之间只传递共享内存地址的描述符，传输流程包括write流程和read流程；

DDS客户端发布侧的write流程具体步骤：

用户调用dds_write，写入用户数据；writer向DDS服务端上的共享内存管理模块发起申请内存块；内存管理器根据数据长度匹配到合适的内存块，并返回给writer描述符；writer收到描述符，转换成共享内存地址；writer将用户数据拷贝到共享内存地址上；writer通知共享内存管理模块写入数据；内存管理器将描述符插入DDS协议栈的缓存区；协议栈返回成功给writer；dds_write返回成功给用户；

DDS客户端订阅侧的read流程具体步骤：

用户调用dds_read，申请读取数据；reader发送请求至DDS服务端的DDS协议栈上，申请读取历史缓存；DDS协议栈查找到历史缓存，然后返回描述符给reader；reader将描述符转换成共享内存地址；reader将数据拷贝至用户空间，然后dds_read返回给用户。

2.根据权利要求1所述的基于分离式数据分发服务的域内共享内存传输机制，其特征在于，在分离式数据分发服务架构下，域内所有的DDS客户端都会连接到同一个DDS服务端上，DDS服务端只识别本地的DDS节点并进行匹配。

3.根据权利要求1所述的基于分离式数据分发服务的域内共享内存传输机制，其特征在于，配置共享内存传输开关，指定开启或者关闭共享内存传输功能，关闭后DDS服务端上电时不会申请共享内存资源。

4.根据权利要求1所述的基于分离式数据分发服务的域内共享内存传输机制，其特征在于，还包括零拷贝的借用/归还共享内存传输机制，包括write流程和read流程；

借用/归还机制的write流程：

用户向writer发起内存借用；writer向DDS服务端的共享内存管理模块发起申请内存块；内存管理器根据数据长度匹配到合适的内存块，并返回给writer描述符；writer收到描述符，转换成共享内存地址，返回给用户；用户在共享内存地址上准备用户数据；用户调用dds_write发起写入；writer将共享内存地址转换成描述符；writer通知共享内存管理模块写入数据；内存管理器将描述符插入协议栈的缓存区；协议栈返回成功给writer；dds_write返回成功给用户；

借用/归还机制的read流程：

用户调用dds_read，申请读取数据；reader发送请求至DDS服务端的DDS协议栈上，申请读取历史缓存；DDS协议栈查找到历史缓存，然后返回描述符给reader；reader将描述符转换成共享内存地址；dds_read返回共享内存地址给用户，供用户直接读取数据；用户读取数据后，发起内存归还；reader将共享内存地址转换成描述符；reader通知共享内存管理模块归还内存块。

5.根据权利要求4所述的基于分离式数据分发服务的域内共享内存传输机制，其特征在于，借用/归还机制的使用限制：writer侧显式的调用内存“借用”，reader侧显式的调用内存“归还”；只支持固定长度的数据类型；用户需要确保在写入或读取数据后不对内存块进行任何数据修改。