RustDDS

RustDDS 是 数据分发服务 的纯Rust实现。最新版本可在 crates.io 上找到，API文档在 docs.rs 上。GitHub仓库 RustDDS 跟踪开发。

RustDDS 由 Atostek Oy 开发。Atostek 提供与DDS、ROS2和机器人软件相关的支持和软件开发服务。作为我们工作的一部分，我们开源了RustDDS实现。

我们试图将DDS应用程序接口的关键思想翻译成Rust概念，同时也遵循Rust约定。因此，API并不是严格按照DDS规范编写的，而是使用Rust概念和约定实现的函数等效近似。

数据分发服务

数据分发服务（DDS）是面向实时系统的数据分发服务，是一个面向机器到机器连接性的对象管理组（OMG）框架，旨在通过发布-订阅模式实现可扩展、实时、可靠、高性能和互操作的数据交换。DDS满足了空中交通管制、智能电网管理、自动驾驶汽车、机器人、交通系统、发电、医疗设备、仿真和测试、航空航天和国防等需要实时数据交换的应用的需求 [Wiki]。

当前实现状态

目前，实现已足够完整，可以与ROS2软件进行数据交换。

建议使用ros2-client与ROS组件通信。RustDDS中的ros2模块不再使用。

版本 0.10.0

扩展了用于将序列化格式附加到RTPS的DeserializerAdpter接口，以支持使用"种子"值进行反序列化。这允许反序列化过程输入除输入字节流之外的其他运行时数据。

0.10.1

• 使RTPS时间戳的本地滴答计数公开访问

0.10.2

• 错误修复：如果数据样本到达顺序错误，可靠的DataReader交付的数据样本顺序错误。
• 更改Windows上的套接字初始化行为。
• CDR序列化现在是一个独立的Rust crate。

0.10.3

• 修复了提高与CycloneDDS互操作性的错误。
• 两个示例程序用于测试CycloneDDS示例

版本 0.9.2

• 重新设计内部缓存以解决连接中的问题。

版本 0.9.1

• 修复了许多错误。
  • DDSCache中存在内存泄漏。
  • 可靠的接收器可能会卡住。
• 与FastDDS的DDS安全性互操作性得到改善。
• 新增安全功能，例如PKCS#11支持、RSA身份验证支持

版本 0.9

• 新版本发布，以启用ros2-client中的新功能
• DDS安全性正在进行的互操作性测试。
• 支持域参与者状态事件，主要与发现相关。
• 小的API更改
  • 简化命名
  • QoS对象现在是可序列化的
• 与可靠连接的协议错误修复。

版本 0.8.6

• 功能security即将完成。RustDDS可以安全地与自己通信，但与其他DDS实现进行的互操作性测试仍在进行中。
• 修复了处理序列号时的一些错误。
• RTPS Writer数据发送重写。
• 修复错误：重传数据上缺少源时间戳。

版本 0.8.5

• 功能security已合并到master，但它仍然是一个工作正在进行中的项目，因此尚未启用。
• 应该再次在Windows上工作
• 反序列化中更宽松的生命周期限制
• 简化Key特质的用法

版本 0.8

新功能

• 异步API可用。
• 使用mio-0.6或mio-0.8进行轮询。
• 简化了DataReader SimpleDataReader。它只支持.take()调用，但应该比常规DataReader更轻更快。它旨在只提供足够的函数来实现ROS2订阅者。

此版本破坏了兼容性

• 从read() / .take()调用返回的数据的命名已从Result更改为Sample。这样做是为了减少混淆的命名，因为在以前的用法中，Err变体中的Result并不表示实际的错误条件，而是一个数据实例丢弃操作。
• 错误类型已重新设计，以更好地反映可能导致的错误，而不是为整个API有一个复杂的错误类型。这是与DDS规范有意的偏差，以使实现更类似于Rust。

版本 0.6

此版本与0.5.x不兼容。公共API名称有一些细微差异。进行了更改，以遵循Rust命名约定。版本0.6.0修复了回归，其中与eProsima FastRTPS的通信只能持续一段时间。

版本 0.5

此版本与0.4.0不兼容。差异包括

• 命名规范更接近Rust风格，而不是DDS规范——主要是大写和下划线。
• 一些新函数现在需要拥有自己的String而不是&str。只需添加.to_string()即可修复。
• 键大小检测（是否超过16字节？）现在通过派生宏实现了一个特质。

特性状态

• 发现 ✅
• 可靠性QoS：可靠和尽力而为 ✅
• 历史QoS ✅
• RTPS over UDP ✅
• 广播UDP ✅
• 非阻塞I/O ✅
• 主题种类：有键和无键 ✅
• 零拷贝接收路径 ✅
• 零拷贝传输路径
• 主题创建 ✅
• 主题查找 ✅
• 分区QoS
• 基于时间的过滤器QoS
• 所有权QoS
• 表示QoS：一致/原子样本集和排序
• 截止时间和延迟预算QoS
• 样本碎片化（大对象交换） ✅
• wait_for_acknowledgments ✅
• 域参与者监听器（或等效） ✅
• 主题监听器（或等效）
• 使用Rust async任务的其他API ✅
• 本地连接的共享内存传输

互操作性

使用可用的"形状"演示程序。数据交换在两个方向上都工作

• RTI Connext
• eProsima FastRTPS
• OpenDDS
• Twin Oaks Computing

使用

请参阅包内包含的示例，以及互操作性测试。

数据序列化和密钥

一些现有的DDS实现使用代码生成来为每种有效负载类型实现DataReader和DataWriter类。

我们不依赖于代码生成，而是使用Rust泛型编程：有一个泛型DataReader和DataWriter，由有效负载类型D和序列化适配器类型SA参数化。使用Serde库进行有效负载数据的序列化和反序列化。

当与DataWriter一起使用时，有效负载类型D必须实现serde::Serialize，当与DataReader一起使用时，必须实现serde::DeserializeOwned。许多现有的Rust类型和库已经支持Serde，因此它们无需修改即可使用。

在DDS中，包含多个不同实例的WITH_KEY主题，这些实例通过键来区分。密钥必须以某种方式嵌入到数据样本中。在我们的实现中，如果有效负载类型D在WITH_KEY主题中通信，则D还必须实现特质Keyed。

特质Keyed需要一个方法：key(&self) -> Self::K，它用于从D中提取相关类型K的键。键类型K必须实现特质Key，这是现有特质Eq + PartialEq + PartialOrd + Ord + Hash + Clone + Serialize + DeserializeOwned的组合，并且没有其他方法。

为OMG通用数据表示（CDR）提供了序列化适配器类型SA（Serde数据格式的包装），因为这是DDS/RTPS使用的默认序列化格式。可以通过提供Serde 数据格式实现来使用其他序列化格式进行DDS通信的对象。

对DDS规范的有意偏离

原因

DDS 1.4规范指定了一个对象模型和一组API，这些API构成了DDS规范。这些API的设计，例如命名约定和内存管理语义，在Rust世界中并不完全适用。我们试图创建一个设计，在其中，重要的DDS思想得以保留和实现，但以适合Rust的方式。这些设计妥协只能在DDS面向应用的API中体现。网络侧仍在努力与现有的DDS实现完全互操作。

类层次结构

DDS指定了一个类层次结构，它是API的一部分。这个层次结构不一定被遵循，因为Rust在继承和派生类方面并不像C++那样使用。

命名约定

我们试图遵循Rust的命名约定。

数据监听器和WaitSets

DDS提供了两种等待到达数据的替代方法，即WaitSets和Listeners。我们选择使用来自mio crate的非阻塞IO API来替代这些方法。DDS DataReader对象可以直接与mio的Poll接口一起使用。应该可以实现其他API，例如在该API之上实现异步API。

实例句柄

DDS使用“实例句柄”，它们类似于指向由DDS实现管理的对象的指针。这似乎与Rust内存处理不太相容，所以我们选择不实现这些。

实例句柄可以用来引用具有特定键的数据值（样本）。我们已经编写了API来直接使用键，因为这看起来在语义上是等效的。

返回代码

DDS指定的标准方法返回代码列表（第2.2.1.1节）被修改，特别是

• 不使用OK代码来指示成功操作。成功或失败使用标准的Result类型来指示。
• 不使用TIMEOUT代码。超时应表示为Result::Err或Option::None。
• 不应使用通用的ERROR代码，而应使用更具体的价值。
• NO_DATA不使用。数据不存在应编码为Option::None。

DataReader和DataWriter接口

DDS规范指定了多个函数来从DataReader中读取接收到的数据样本

• read：从DataReader访问反序列化数据对象，并标记为已读取。如果请求已读取的样本，则可以再次读取相同的样本。
• take：与read类似，但移除了从DataReader返回的对象，因此无法再次访问。
• read_w_condition、take_w_condition：读取/获取匹配指定条件的样本。
• read_next_sample、take_next_sample：读取/获取下一个非先前访问的样本。
• read_instance、take_instance：读取/获取属于单个实例（具有相同键）的样本。
• read_next_instance、take_next_instance：_next和_instance的组合。
• read_next_instance_w_condition，take_next_instance_w_condition：是 _next，_instance 和 _w_condition 的组合。