论文总字数：27580字

摘 要

分布式技术的不断发展使得分布式数据分发服务的应用面不断变广，逐渐出现在军工、电力、智慧城市等大规模分布式系统集成中。但随着数据分发服务应用的深入发展，数据分发服务逐渐体现出多种局限性，其中一个重要表现就是对语义支持能力的欠缺。语义支持能力的欠缺具体表现为当系统升级导致交互的数据的结构发生变化或者交互的主题名变更时，系统无法根据变化进行自动地调整。当系统中的应用程序需要得到升级时，可能造成已有系统的升级失败，系统的扩展性受到限制。

本文首先对接口描述语言（IDL）的文法进行了扩展，使该文法可以对数据分发服务的数据进行语义描述。接着通过实现扩展IDL文法的编译器，并在数据分发服务中增加子系统和应用接口，使得数据分发服务可以维护数据的语义信息。经过扩展的数据分发服务能够理解应用程序订阅和发布的数据的语义信息，并具有根据数据的结构的变化进行自动调整的能力。

本文在实践中把基于扩展IDL的语义支持能力的设计和已有的数据分发服务（软总线）进行结合，得到了能够应对系统升级带来的主题变更、结构变化等问题的扩展服务，同时也证明了语义支持能力设计的可行性。

关键字：数据分发服务，语义支持能力，接口描述语言（IDL）

Data Distribution Service with Semantic Support Ability

Abstract

With the continuous development of the distributed technology, the distributed data distribution service has been applied to more and more large-scale distributed integration systems, such as military, power, wisdom city and etc. However, as more and more application domains have adopted data distribution service, some limitations of data distribution service have exposed. One of these is the lack of semantic support, which will cause some problems, for example, when the system upgrades, the structure of data or topic name might change, which might lead to the failure of integration of current system.

Firstly, this article extends the grammar of the Interface Description Language (IDL), and the extended language can be used to describe the semantic information of data. Secondly, by implement a compiler for the extended language and append a subsystem in data distribution service, the data distribution service turns into an extended service, which can maintain and understand the semantic of data. The extended service can adjust the state of publication-subscription automatically when the structure of data changes as well.

In practice, this article combines an existing data distribution service (DataBus) and semantic support ability based on the extended IDL to implement an extended service, which can resolve the problems caused by upgrading system, such as the change of the topic name. The extended service proves the design of the semantic support as well.

Keywords: Data Distribution Service, Semantic support ability, Interface Description Language (IDL)

目录

摘要 1

Abstract 2

目录 3

第一章 绪论 5

1.1. 研究背景与意义 5

1.2. 本文主要内容 5

1.3. 本文组织结构 6

第二章 相关技术 7

2.1. 数据分发服务 7

2.1.1. OMG DDS 7

2.1.2. 软总线 8

2.2. 语义Web 10

2.3. IDL语言 11

第三章 具有语义支持能力的扩展服务 12

3.1. 数据类型和数据类型主题 12

3.2. 数据类和数据类主题 12

3.3. 扩展的IDL文法 13

3.3.1. 使用扩展IDL文法来进行描述 14

3.3.2. 扩展IDL文法的BNF范式 15

3.4. 语义支持能力的体现 15

第四章 扩展服务的总体设计与实现 18

4.1. 需求分析 18

4.2. 数据类型管理应用接口模块 18

4.2.1. 模块类介绍 18

4.2.2. 数据类型注册报文 19

4.2.3. 数据类型注册报文的处理流程 20

4.3. 数据类主题创建接口 22

4.4. 数据类主题的订阅 23

4.4.1. 数据类主题订阅报文 23

4.4.2. 数据类主题的订阅在上层应用中的处理 24

4.4.3. 数据类主题的订阅在节点代理中的处理 25

4.5. 数据类主题的取消订阅 27

4.5.1. 数据类主题取消订阅报文 27

4.5.2. 数据类主题的取消订阅在上层应用中的处理 28

4.5.3. 数据类主题的取消订阅在节点代理中的处理 28

4.6. 数据的转换与分发 30

4.6.1. 数据类主题和数据类型主题的匹配算法 30

4.6.2. 数据的转换 31

4.6.3. 数据的分发 32

4.7. 针对扩展IDL的编译器工具的设计 32

第五章 系统测试和结果分析 34

5.1. 测试环境 34

5.2. 测试内容设计 34

5.3. 测试结果及分析 36

5.3.1. 阶段1 36

5.3.2. 阶段2 39

第六章 总结与展望 43

6.1. 总结 43

6.2. 展望 43

致谢 44

参考文献 45

绪论

研究背景与意义

随着分布式技术的不断发展，分布式数据分发服务不断地被应用于军工、电力、智慧城市等领域的大规模分布式系统集成中，其中基于发布订阅模型的分布式数据分发服务的应用最为广泛，代表性的是OMG组织制定的DDS规范。本文涉及的数据分发服务如不特殊指出，皆指基于发布订阅模型的分布式数据分发服务。

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