文章目录
- 1. 概述
- 2. 支持一个发布者多个订阅者
- 2.2 Iceoryx为何不支持多个发布者发布到同一个主题
- 3. Iceoryx的架构和数据传输示意图
- 3.1 发布者与订阅者的通信机制
- 3.2 零拷贝共享内存通信机制
- 4. 使用事件驱动机制
- 4.1 WaitSet机制
- 4.2 Listener机制
- 5. 已知限制
- 6. 参考
1. 概述
本文将通过图示简要介绍高性能通信中间件Iceoryx的核心特点。详细介绍请参见：C++高性能通信：了解Iceoryx与零拷贝技术的实现与应用。
2. 支持一个发布者多个订阅者
Iceoryx支持一个发布者对应多个订阅者，每个发布者将数据发布到特定的主题，多个订阅者可以订阅该主题并接收数据。
2.2 Iceoryx为何不支持多个发布者发布到同一个主题
Iceoryx不支持多个发布者发布到同一个主题，主要原因如下：
- 数据一致性：多个发布者需要额外机制确保数据一致性和顺序性，增加系统复杂性和延迟。
- 内存管理：多个发布者同时访问同一共享内存区域，带来内存管理挑战。
- 数据竞态：多个发布者可能导致数据竞态问题，需要额外锁机制解决，降低系统性能。
这种设计选择保持了系统的简单性和高效性，避免了多发布者带来的复杂性，同时充分利用共享内存机制，实现高性能数据传输。
3. Iceoryx的架构和数据传输示意图
下图展示了Iceoryx的架构与数据传输流程，主要包括发布者（Publisher）、订阅者（Subscriber）、RouDi守护进程（Daemon）和共享内存。
- 写入数据块（Write Chunk）：发布者将数据写入共享内存中的数据块（Chunk）。
- 发布信号量（Post Semaphore）：发布者写入数据后，通过信号量（Semaphore）通知RouDi守护进程有新数据可用。
- 通知（Notification）：RouDi守护进程收到信号量通知后，通过消息队列（Message Queue）将新数据的通知发送给所有订阅者。
- 读取数据块（Read Chunk）：订阅者接收到RouDi的通知后，从共享内存中读取数据块。
RouDi守护进程负责管理发布者和订阅者的配置和注册，通过消息队列实现通知机制，确保发布者和订阅者之间的高效通信。共享内存用于存储和传输数据，极大地避免了数据拷贝。
3.1 发布者与订阅者的通信机制
在Iceoryx中，发布者和订阅者通过消息队列与RouDi（Runtime and Discovery Daemon）进行通信和配置。
- 注册：发布者和订阅者启动时向RouDi注册，声明自己发布或订阅的主题。
- 连接：RouDi根据注册信息建立发布者和订阅者之间的连接，并配置共享内存区域。
- 通信：发布者将数据写入共享内存，通过消息队列通知RouDi；订阅者接收RouDi的通知，从共享内存读取数据。
3.2 零拷贝共享内存通信机制
- 零拷贝方法：Iceoryx使用基于共享内存的零拷贝方法，允许发布者和订阅者通过共享内存实现高效通信，避免数据拷贝。
- 共享内存映射：共享内存是一种物理内存，通过映射到进程的虚拟地址空间，使多个进程能够访问同一内存区域。
- 进程间共享：共享内存段可以被多个进程映射，不同进程中的映射地址可能不同。这些共享内存段位于RAM或文件系统中，通过映射到进程的虚拟地址空间，使其可访问。
4. 使用事件驱动机制
4.1 WaitSet机制
WaitSet用于通过非忙等待将线程置于睡眠状态，并等待用户定义的事件发生。通常，这些事件对应于特定订阅者或客户端的数据可用性。
- 创建WaitSet：创建一个WaitSet，附加多个订阅者和/或客户端和用户触发器，然后等待一个或多个附加对象发出事件。
- 接收通知：当事件发生时，接收到一个名为
notificationVector的所有发生事件的列表。 - 处理数据：在订阅者或客户端通知WaitSet有新数据或新响应可用时，直接从订阅者或客户端收集数据。
WaitSet使用反应器模式，通过推送策略通知用户发生的事件。更多信息请参见WaitSet示例。
4.2 Listener机制
Listener用于将自定义回调连接到用户定义的事件。与WaitSet不同，它通过在后台线程中执行连接的自定义回调来响应这些事件。
- 线程安全：Listener是完全线程安全的，但大多数可以附加到Listener的对象不是线程安全的。要么对象完全由Listener处理，要么用户必须通过其他手段确保线程安全。
- 用例：创建一个Listener并附加多个订阅者。当有新数据可用时，将执行相应的连接回调，例如打印到控制台或执行计算算法。另一种用例是将服务器附加到Listener，每当接收到请求时，执行创建并发送响应的连接回调。
与WaitSet一样，Listener使用反应器模式。更多信息请参见回调示例。
5. 已知限制
- RouDi Daemon故障：RouDi Daemon不能崩溃，否则会导致系统故障。RouDi守护进程必须在任何应用程序之前运行。
- 固定虚拟地址依赖：目前，需要为所有进程mmap特定的基址。
- 内存池配置：编译后内存池无法配置，仅支持静态配置。
- 单个发布者限制：仅支持单个发布者，不支持多个。
6. 参考
待补充
