Connext DDS и промышленный Интернет вещей:5 главных вещей, которые нужно знать

Стандарт Data Distribution Service (DDS) был стандартом надежного подключения на рынке аэрокосмической и оборонной промышленности с момента его запуска в 2004 году, завоевав доверие в крупных критически важных системах. Сегодня его высокопроизводительные возможности сделали его выдающейся технологией для промышленного Интернета вещей (IIoT). Однако, несмотря на то, что технология проверена, рынок IIoT все еще нов, что приводит к некоторым неправильным представлениям о DDS.

Я хотел бы внести ясность и рассказать вам пять основных вещей, которые вам нужно знать о стандарте DDS и реализации RTI Connext DDS в IIoT.

1. DDS - это не то же самое, что другие решения для подключения к Интернету вещей.

DDS имеет тенденцию смешиваться с растущим числом решений распределенного подключения для IIoT, таких как MQTT, AMQP и CoAP. Каждое из них может перемещать данные между распределенными приложениями, но на самом деле существует множество ограничений и требований, которые существуют в приложениях управления в реальном времени, которые не решаются этими решениями. К ним относятся:ограничения ресурсов платформы, небольшая задержка доставки данных, высокая пропускная способность, надежная доставка во многие места назначения, динамический запуск и перезапуск приложений, отсутствие единых точек отказа и многое другое.

DDS - единственная структура, которая была разработана с нуля не только для решения этих проблем, но и для обеспечения своих возможностей в платформе, ориентированной на данные. Решения, ориентированные на данные, существуют уже давно. Например, просто взгляните на любое приложение базы данных. Эти приложения основаны на данных, определенных в таблицах, и взаимодействии записи данных в базу данных и чтения данных из базы данных. Однако в мире IIoT речь идет о данных, которые производятся и потребляются приложениями в реальном времени. Другими словами, речь идет о данных в движении, а не о данных в состоянии покоя. Эта концепция затем позволяет DDS быть больше, чем просто структурой для создания распределенных приложений, а скорее платформой, на которой распределенное приложение может расти и развиваться за счет своих данных и возможностей с течением времени.

^{Рисунок 1. DDS работает через структуру, ориентированную на данные, для эффективного обмена данными}

Ориентация на данные позволяет приложениям обнаруживать и обмениваться точными данными, обеспечивая эффективную фильтрацию на основе диапазонов данных или пороговых значений. Другие протоколы IIoT требуют, чтобы эта фильтрация выполнялась в коде приложения. Кроме того, DDS предоставляет богатый набор поведенческих настроек качества обслуживания (QoS), что делает его идеальным для приложений, которым требуется высоконадежная доставка данных в реальном времени, даже если надежный транспорт недоступен. Поскольку DDS работает в одноранговом режиме, системы на основе DDS по своей сути являются массово параллельными, без единой точки отказа или атаки. Это делает системы на основе DDS очень хорошо подходящими для приложений с автономной периферией, где первостепенное значение имеют низкая задержка, высокая надежность и широкая масштабируемость.

2. DDS широко используется в критически важной инфраструктуре.

Пятнадцать лет назад DDS быстро получила широкое распространение в аэрокосмической и оборонной промышленности. За это время реализации DDS стали полнофункциональными и прошли боевые испытания. С появлением IIoT технология DDS также получила распространение в коммерческом промышленном мире. Вот несколько примеров приложений, использующих DDS:

• Наблюдение за медицинскими пациентами.
• Хирургические роботы
• Беспилотные автомобили
• Транспортировка Hyperloop
• Системы ветроэнергетики
• Управление воздушным движением
• Системы общественного транспорта
• Медицинская визуализация
• Космические стартовые системы
• Производство энергии на электростанциях.
• Горные работы
• Бурение на нефть и газ
• Робототехника
• Распределение электроэнергии в умных сетях

Итак, что делает DDS таким применимым во всех этих типах приложений? Что ж, ориентированность на данные не только обеспечивает платформу для роста и развития, но также обеспечивает богатый набор QoS, который позволяет каждому из этих пространств приложений решать проблемы, уникальные для их требований.

3. Connext DDS очень безопасен

Два года назад OMG выпустила спецификацию безопасности DDS, которая обеспечивает основу для защиты систем на уровне данных / тем. Он работает через протокол проводного уровня, называемый RTPS, который работает с любым транспортом. База данных RTI Connext - это первое программное обеспечение для подключения, разработанное для проектирования и защиты систем IIoT. В течение многих лет приложения защищали свои системы с помощью защиты физического периметра, безопасности на уровне пользователя хост-платформы или безопасности на основе сетевого шифрования. Теперь DDS предлагает разработчику возможность точной защиты, уникальной для каждого отдельного потока данных или темы DDS. Эта возможность обеспечивает гибкость защиты различных разделов данных при обеспечении аутентификации, авторизации, конфиденциальности и целостности. Это помогает защитить обнаруженную информацию, метаданные и данные, одновременно защищая от несанкционированного доступа, подделки и воспроизведения.

Реализация безопасности RTI полностью устраняет необходимость включения в приложение любого исходного кода, связанного с безопасностью. Вся безопасность настраивается с помощью внешних файлов конфигурации, что позволяет вашим программистам не быть экспертами по безопасности, а вашим экспертам по безопасности не обязательно быть программистами. Кроме того, стандарт DDS Secure разработан таким образом, чтобы обеспечить защиту от неизвестных нарушений безопасности в будущем. Это достигается с помощью решения, основанного на двух частях:во-первых, инфраструктуре, которая связывает концепции аутентификации, контроля доступа и шифрования с объектами DDS, такими как участники, читатели, писатели и обнаружение.

^{Рисунок 2:Структура безопасности DDS}

Затем, благодаря использованию архитектуры плагинов, функции аутентификации, контроля доступа, шифрования / дешифрования, тегирования данных и ведения журнала могут быть обеспечены с помощью новейших и лучших решений. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке для получения дополнительной информации о DDS Secure.

4. Connext DDS сложен и поддерживает множество схем связи IoT.

Существует богатый набор функций для разработки новой системы через Connext DDS. Разработчики могут быть ошеломлены его политиками QoS. Существует примерно 23 политики QoS высокого уровня, каждая из которых может иметь ряд индивидуальных настроек. Тем не менее, один конкретный вариант использования, такой как данные о тревоге / событии или потоковое видео, будет использовать только некоторые из этих политик QoS. RTI упрощает разработку за счет возможности разбивать поведенческие требования каждого приложения или варианта использования и затем применять правильные политики QoS для достижения желаемого поведения.

Каждое приложение уникально и использует подмножество политик QoS, обычно 5–6 на приложение. Являясь лидером рынка DDS, компания RTI Connext DDS также предоставляет множество других возможностей QoS, которые повышают ее способность решать их индивидуальные проблемы. Например, возьмем этот блок существующих проблем распределенных приложений:

^{Рисунок 3:Общие проблемы распределенной системы}

Connext DDS от RTI обеспечивает поведение QoS, которое решает каждую из следующих проблем:

^{Рисунок 4:Политики QoS Connext DDS}

Хотя большинство из них определены в стандарте DDS, некоторые из них, такие как пакетная обработка, транспорты, многоканальность и управление потоком, являются уникальными для RTI Connext DDS.

Существуют общедоступные ресурсы и примеры, доступные для вариантов использования, такие как примеры RTI Case + Code, поэтому разработчики могут просто вносить незначительные изменения в различные параметры и добиваться желаемой операции в зависимости от развернутой среды. Для получения дополнительной информации посетите страницу "Начало работы".

5. Приложения Connext DDS можно развивать.

Connext DDS ориентирован на будущее благодаря своей конструкции, ориентированной на данные. Чтобы проиллюстрировать, как это работает для интеграции с прошлыми и будущими проектами, давайте посмотрим, как система развивается с течением времени. Стандартный рабочий процесс в Connext DDS заключается в определении тем данных, которые будут использоваться для обмена данными между приложениями. Эти темы строго типизированы, чтобы предоставить несколько ключевых атрибутов, таких как целостность связи приложений, эффективность использования полосы пропускания, обнаружение доступности данных и эффектив

[1] [2] 下一页