[发明专利]基于DPDK的机器人中间件DDS数据传输方法、电子设备及计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了一种基于DPDK的机器人中间件DDS数据传输方法、电子设备及计算机可读存储介质，所述方法包括以下步骤：步骤S1，消息订阅者获得各主题信息的存储空间命名标识；步骤S2，DCPS信息库根据主题信息匹配消息发布者和消息订阅者，并将消息订阅者信息发送给消息发布者；步骤S3，消息发布者对主题信息数据进行处理后写入数据队列等待发送；步骤S4，消息订阅者对接收的数据包进行处理获得相应数据；本发明能够提高数据传输的实时性，减少传输延迟，满足要求严格、低延时的实时数据传输需求。

技术领域

本发明属于机器人中间件技术领域，涉及一种基于DPDK的机器人中间件DDS数据传输方法、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着工业机器人技术的日益成熟，工业机器人向着分布式、集群化的方向发展，业界一般通过机器人中间件对分布式机器人集群进行控制和消息传递，部分机器人中间件采用“以数据为中心”的DDS来实现分布式机器人集群间的数据通信；数据分发服务DDS(DataDistribution Service)是对象管理组织(OMG)制定的分布式实时通信中间件技术规范，DDS采用发布/订阅体系架构，强调以数据为中心，提供可满足各种分布式实时通信应用需求的QoS服务质量策略，DDS技术与传统的TCP、UDP通信技术、CORBA规范相比，具有高传输效率、网络资源利用率、可靠传输QoS策略、实时应用场景等优势，能够增强通信的实时性与灵活性，简化分布式系统中数据的有效发布，为实时环境下以数据为中心的分布式应用提供高效的通信服务，目前DDS已经广泛应用于国防、民航、工业控制等领域，成为分布式实时系统中数据发布/订阅的标准解决方案。

目前的DDS实施方案中，使用操作系统的内核网络协议栈进行数据传输，该方式存在以下问题：1、大量网络数据包进入网卡后，操作系统内核频繁响应网卡的硬件中断请求，这些响应中断请求的过程会抢占其他系统的调用，产生大量的上下文切换开销，使性能开销较高；2、网络数据通过DMA等方式从网卡传到内核空间的缓冲区，然后从内核空间缓冲区拷贝到用户态空间缓冲区，该过程占数据包处理流程耗时的40％-50％，使数据传输的时间延迟较大；上述缺点导致DDS数据吞吐量、数据处理速度和数据传输时间延迟不能满足要求严格、低延时的强实时应用场景需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于DPDK的机器人中间件DDS数据传输方法，能够减少响应终端请求的过程，降低数据分发系统的性能开销，减少了数据分发过程中的转存储耗时，降低了数据分发的时延，提高了数据分发的处理速度。

为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备及计算机可读存储介质。

本发明所采用的技术方案是，基于DPDK的机器人中间件DDS数据传输方法，包括以下步骤：

步骤S1，消息订阅者在其绑定的DPDK内存池中申请存储空间，并对存储空间进行地址命名标识；

步骤S2，消息订阅者和消息发布者均接入DCPS信息库，DCPS信息库获得其主题信息、MAC地址和地址命名标识，并对消息发布者和消息订阅者的主题信息进行匹配，并将相匹配的消息订阅者的MAC地址、DPDK内存池地址命名标识发送给消息发布者；

步骤S3，消息发布者对主题信息对应的数据进行DDS编码压缩、添加地址命名标识处理后，使用DMA将数据包写入绑定DPDK的网卡的数据队列等待发送；

步骤S4，绑定DPDK的网卡按照MAC地址将数据包发送给消息订阅者，消息订阅者获得相应的数据。

进一步的，消息发布者和消息订阅者均使用千兆级网卡配置DPDK运行环境，并对其进行初始化，启动DPDK内存池。

进一步的，所述配置DPDK运行环境包括：设置操作系统内核参数、设置大页内存、加载用户态IO模块、设置网卡运行DPDK用户态驱动。