【ROS 2设计文章】DDS的中间件原理

在ROS 2中，DDS（Data Distribution Service）被用作其中间件来实现节点间的数据分发。以下是DDS中间件的一些关键概念和概述：

1. 实体（Entity）: 在DDS中，实体是最基本的构造块，它可以是一个参与者（Participant）、一个主题（Topic）、一个发布者（Publisher）、一个订阅者（Subscriber）或一个写入器（Writer）/读取器（Reader）。
2. 数据类型（Data Type）: 在DDS中，数据类型需要在IDL（Interface Definition Language）文件中定义，并用于序列化发布的数据。
3. 主题（Topic）: 主题是DDS中的通信方式，发布者和订阅者都需要关注某个特定的主题来发送和接收数据。
4. 发布者和订阅者（Publisher and Subscriber）: 发布者负责发送数据，订阅者负责接收数据。
5. 数据编写器（Data Writer）和数据读取器（Data Reader）: 它们是实际的实体，负责在运行时处理数据的发送和接收。
6. 服务质量（QoS）: DDS支持多种服务质量策略，如可靠性、最大延迟、生命周期、历史记录等，以满足不同场景的需求。

以下是一个简单的DDS中间件使用示例，假设已经有了一个DDS实现和相应的IDL定义：

#include <dds/dds.h>
#include "my_package/MyTopic.h"
 
int main() {
    // 创建参与者
    dds_entity_t participant = dds_create_participant(DDS_DOMAIN_ID_DEFAULT, NULL);
 
    // 创建主题
    dds_entity_t topic = dds_create_topic(
        participant,
        &my_package_MyTopic_desc,
        "MyTopicInstanceName",
        NULL
    );
 
    // 创建发布者
    dds_entity_t publisher = dds_create_publisher(participant, NULL);
 
    // 创建写入器
    dds_entity_t writer = dds_create_writer(publisher, writer_qos, topic);
 
    // 准备数据实例
    my_package_MyTopic *sample = my_package_MyTopic_alloc();
    sample->some_data = some_value;
 
    // 发布数据
    dds_write(writer, sample);
 
    // 清理资源
    dds_delete(writer);
    dds_delete(publisher);
    dds_delete(topic);
    dds_delete(participant);
 
    return 0;
}

这个示例展示了如何在DDS中创建一个参与者、主题、发布者、写入器，并发布一个简单的数据实例。在ROS 2中，这些API被抽象为rcl库函数，使得ROS 2开发者可以更方便地使用DDS进行通信。