分布式实时通信中间件制造技术

本发明专利技术揭示了一种分布式实时通信中间件，包括信息库处理模块、通信应用端、数据报文传输协议模块和心跳检测模块，其中信息库处理模块保存各通信应用端节点间通信所必须的信息，包括数据类型信息、主题信息及发布/订阅信息，各通信应用端可以通过信息库处理模块提供的服务注册主题信息及关联Qos策略，信息库处理模块会将发布者和订阅者的注册主题信息和Qos策略进行匹配，如匹配则通知发布者通信应用端，并由发布者通信应用端向匹配的订阅者通信应用端发起数据传输，它们之间通过数据报文传输协议模块提供的数据报文传输协议进行传输，心跳检测模块采用加速推拉模型的心跳检测机制，对通信节点之间的健康状态进行实时监测。

【技术实现步骤摘要】
分布式实时通信中间件
本专利技术涉及计算机通讯领域设计技术，特别涉及到分布式航电系统中异构平台之间的数据互联与互通方法。
技术介绍
随着综合模块化航空电子(IntegratedModularAvionics――IMA)在A380、A400M和B787等飞机上的成功应用，航空电子系统综合化的程度不断增强，针对目前IMA存在的使用相同硬件资源的不同功能之间的故障扩散问题和动态资源管理，分布式综合模块化航空电子(DIMA)已成为航空电子系统结构发展的方向。DIMA综合了联合式航电和IMA两种结构设计特点，基于核心处理模块(CPM)的计算资源，通过通用网络来连接CPM与外围输入输出资源，构成一个通用分布式综合模块化平台。DIMA通过物理分布获得了故障隔离，同时由于共享了计算能力和接口，减少了硬件需求。另一方面，DIMA对分布式节点之间的通信提出了更高的要求。综上分析，可以看出对于综合化航空电子的发展，迫切需要一个高可靠分布式实时通信中间件来满足分布式综合模块化航空电子架构下的机内与机外数据通信需求。通信中间件是当前实现异构系统之间透明访问的一项主要技术，它屏蔽了分布式系统的各个组成部分之间的硬件环境、操作系统以及编程语言等差异，为实现软件模块在分布式系统中的即插即用奠定了坚实的基础。通过使用中间件，可以将通信分系统中的设备/模块无缝地集成到一起，从而达到系统的各个组成部分在物理上分布、逻辑上统一的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有高可靠的分布式实时通信中间件，从而满足分布式航电系统容错与重构需求和网络化作战环境数据通信的需求。为实现上述目的，实施本专利技术的分布式实时通信中间件包括信息库处理模块、通信应用端、数据报文传输协议模块和心跳检测模块，其中信息库处理模块保存各通信应用端节点间通信所必须的信息，包括数据类型信息、主题信息及发布/订阅信息，各通信应用端可以通过信息库处理模块提供的服务注册主题信息及关联Qos策略，信息库处理模块会将发布者和订阅者的注册主题信息和Qos策略进行匹配，如匹配则通知发布者通信应用端，并由发布者通信应用端向匹配的订阅者通信应用端发起数据传输，它们之间通过数据报文传输协议模块提供的数据报文传输协议进行传输，心跳检测模块采用加速推拉模型的心跳检测机制，对通信节点之间的健康状态进行实时监测。较佳地，信息库处理模块包括主题记录表管理模块、接收处理模块、发送处理模块、网络接口层以及硬件接口层，其中主题记录表管理模块负责管理各通信应用端发布声明与订阅请求的相关信息记录表，具体包括发布主题记录表、订阅主题记录表、订阅成功记录表以及失效节点记录表，接收处理模块通过简单可靠的数据报文协议接收来自各个通信应用端的发布或订阅请求，并将信息记录到相应的主题记录表中，发送处理模块根据来自各通信应用端的发布或订阅请求的匹配情况通知各通信应用端进行主题发布或者订阅，网络接口层主要负责实现简单可靠的数据报文传输协议，保证与各通信应用端之间的可靠数据传输，硬件接口层主要负责硬件网卡的驱动适配功能。较佳地，所述通信应用端包括域参与者管理模块、主题订阅处理模块、主题发布处理模块、数据读者处理模块、数据写者处理模块、网络接口层以及硬件接口层，其中域参与者管理模块作为通信应用端的基础，负责创建主题以及相关主题订阅者或发布者，并且设置相应的Qos策略，同时，域参与者管理模块通过DomainId将通信应用端按不同的域进行划分，只有相同DomainId的通信应用端才可以进行数据通信，主题订阅处理模块负责创建数据读者以及设置该数据读者相关的Qos策略，主题发布处理模块负责创建数据写者以及设置该数据写者相关的Qos策略，数据读者处理模块只关联一个特定主题，负责该主题的监听及接收，数据写者处理模块也只关联一个特定主题，负责该主题的发送。较佳地，数据报文传输协议模块包括数据报文接收模块、数据报文发送模块、数据封装与拆装处理模块、数据校验处理模块、超时重传处理模块以及乱序重传处理模块，数据报文接收模块通过UDP/IP协议实现数据报文分片的接收功能，数据报文发送模块通过UDP/IP协议实现数据报文分片的发送功能，数据封装与拆装处理模块负责在发送前将过长的数据帧进行分片处理，同时，在接收数据帧分片之后，对分片进行重新组合，数据校验处理模块负责检查接收端接收到报文的校验和，判断计算后的校验和是否与报文头中的校验和字段一致，如果相等则表示传输正确，如果不相等则表示接收错误，直接丢弃该报文，超时重传处理模块通过预设的超时最大次数以及超时定时器来规范数据报文传输的有效性，如果数据报文传输超时，则启动重传机制，如果重传次数大于超时最大次数，则抛出异常，清空缓存区中的报文分片，重置定时器，否则，表示本次传输成功，准备下一个数据报文的传输。乱序重传处理模块通过顺序记录本次的报文分片号以及期望的下一个分片号来判断接收到分片的有效性，如果接收到的分片号与期望值不同，则启动分片重传机制，否则表示本次分片传输成功，准备一下数据报文分片的传输。较佳地，该心跳检测模块包括心跳包发送模块及反馈信息接收处理模块，心跳包发送模块通过周期性的给其它通信端节点发送心跳包并等待响应的方式来检查系统中各个通信端节点的状态，反馈信息接收处理模块接收到信息库处理模块的反馈信息后马上重发心跳包，并继续等待接收信息库处理模块的反馈信息，反馈信息接收处理模块根据接收到的各个通信应用端的心跳情况，判断各通信应用端的状况并做出相对应的操作。与现有技术相比较，本专利技术为分布式综合模块化的航空电子系统提供了一种实时、可靠的数据分发服务实现方法，对现有数据通讯中间件从动态服务发现和容错两个角度进行了改进，并在传统心跳检测模型的基础上，提出了加速推拉模型，提高通信中间件的实时性、容错性，使其能够满足网络战争环境下的自适应要求。【附图说明】图1是本专利技术分布式实时通信中间件体系结构图。图2是信息库接收“发布/订阅”主题流程图。图3是通信中间件发布/订阅工作流程图。图4是数据报文传输协议发送流程图。图5是数据报文传输协议接收流程图。图6是加速推拉模型的心跳检测模块结构示意图。图7是加速推拉模型的心跳检测模块工作流程示意图。【具体实施方式】图1是本专利技术分布式实时通信中间件的组织架构的逻辑框图，该分布式实时通信中间件包括信息库处理模块、通信应用端、数据报文传输协议模块和心跳检测模块。其中信息库处理模块保存各通信应用端节点间通信所必须的信息，包括数据类型信息、主题信息、发布/订阅信息等，各通信应用端可以通过信息库处理模块提供的服务注册主题信息及关联Qos策略，Qos策略是一系列可控制数据分发服务行为的特性集合，通信中间件中所有的实体(包括域参与者、主题、主题发布/订阅者以及数据读者/数据写者)都可以关联对应的Qos策略。信息库处理模块会将发布者和订阅者的注册主题信息和Qos策略进行匹配，如匹配则通知发布者通信应用端，并由发布者通信应用端向匹配的订阅者通信应用端发起数据传输，它们之间通过数据报文传输协议模块提供的数据报文传输协议进行传输。心跳检测模块采用加速推拉模型的心跳检测机制，对通信节点之间的健康状态进行实时监测。其中，信息库处理模块包括主题记录表管理模块、接收处理模块、发送处理模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式实时通信中间件，包括信息库处理模块、通信应用端、数据报文传输协议模块和心跳检测模块，其中信息库处理模块保存各通信应用端节点间通信所必须的信息，包括数据类型信息、主题信息及发布/订阅信息，各通信应用端可以通过信息库处理模块提供的服务注册主题信息及关联Qos策略，信息库处理模块会将发布者和订阅者的注册主题信息和Qos策略进行匹配，如匹配则通知发布者通信应用端，并由发布者通信应用端向匹配的订阅者通信应用端发起数据传输，它们之间通过数据报文传输协议模块提供的数据报文传输协议进行传输，心跳检测模块采用加速推拉模型的心跳检测机制，对通信节点之间的健康状态进行实时监测。

【技术特征摘要】
1.一种分布式实时通信中间件，包括信息库处理模块、通信应用端、数据报文传输协议模块和心跳检测模块，其中信息库处理模块保存各通信应用端节点间通信所必须的信息，包括数据类型信息、主题信息及发布/订阅信息，各通信应用端可以通过信息库处理模块提供的服务注册主题信息及关联Qos策略，信息库处理模块会将发布者和订阅者的注册主题信息和Qos策略进行匹配，如匹配则通知发布者通信应用端，并由发布者通信应用端向匹配的订阅者通信应用端发起数据传输，它们之间通过数据报文传输协议模块提供的数据报文传输协议进行传输，心跳检测模块采用加速推拉模型的心跳检测机制，对通信节点之间的健康状态进行实时监测。2.如权利要求1所述的分布式实时通信中间件，其特征在于：信息库处理模块包括主题记录表管理模块、接收处理模块、发送处理模块、网络接口层以及硬件接口层，其中主题记录表管理模块负责管理各通信应用端发布声明与订阅请求的相关信息记录表，具体包括发布主题记录表、订阅主题记录表、订阅成功记录表以及失效节点记录表，接收处理模块通过简单可靠的数据报文协议接收来自各个通信应用端的发布或订阅请求，并将信息记录到相应的主题记录表中，发送处理模块根据来自各通信应用端的发布或订阅请求的匹配情况通知各通信应用端进行主题发布或者订阅，网络接口层主要负责实现简单可靠的数据报文传输协议，保证与各通信应用端之间的可靠数据传输，硬件接口层主要负责硬件网卡的驱动适配功能。3.如权利要求1所述的分布式实时通信中间件，其特征在于：所述通信应用端包括域参与者管理模块、主题订阅处理模块、主题发布处理模块、数据读者处理模块、数据写者处理模块、网络接口层以及硬件接口层，其中域参与者管理模块作为通信应用端的基础，负责创建主题以及相关主题订阅者或发布者，并且设置相应的Qos策略，同时，域参与者管理模块通过DomainId将通信应用端按不同的域进行划分，只有相同DomainId的通信应用端才可以进行数据通信，主题订阅处理模块负责创建数据读者以及设...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔杰，王冠，高忠杰，孙维胜，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31