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【FastDDS】Layer DDS之Domain ( 06-Partitions )

news 2025/9/8 18:42:59

在DDS（Data Distribution Service，数据分发服务）中，Partition（分区） 是一种在“域（Domain）”提供的物理隔离基础上，为发布者（Publisher）和订阅者（Subscriber）新增的逻辑隔离与通信筛选机制。它的核心作用是在“域”和“主题（Topic）”之外，进一步精细化控制哪些发布者和订阅者能够建立通信，本质是通过“分区成员资格”实现端点（Publisher/Subscriber）间的逻辑分组。

一、Partition的核心定位：解决“更灵活的通信隔离”问题

DDS中已存在“域（Domain）”和“主题（Topic）”两种隔离机制：

域（Domain）：物理隔离，不同域的端点无法通信（依赖域ID区分）；
主题（Topic）：内容隔离，只有订阅与发布完全相同主题的端点才能通信。

但这两种机制存在局限性（如域和主题无法动态修改、一个端点只能关联一个主题）。而Partition正是为弥补这些不足而生，其核心价值体现在以下3个关键特性：

1. 动态可修改，低开销

无需重启端点、不分配新内存、不启动新线程，也不影响历史数据记录；
修改分区时，仅会触发QoS（服务质量）配置的重新宣告，可能导致新的端点匹配（如切换分区后与新分区的订阅者建立连接）；
对比：域（Domain）和主题（Topic）一旦创建无法动态修改，修改需销毁并重建端点，开销极高。

2. 多分区归属，减少网络负载

一个端点（Publisher/Subscriber）可同时属于多个分区（通过“分区名称列表”配置）；
对发布者而言，无需为不同主题创建多个发布者，仅通过一个主题的单次数据更新，即可向多个分区推送数据，避免重复发送，显著降低网络开销；
对比：主题（Topic）是“一对一”关联，一个发布者只能对应一个主题，若需向不同主题发数据，必须创建多个发布者。

3. 基于“共同分区”的通信规则

发布者与订阅者要实现通信，至少需共享一个共同的分区（无论其他分区是否不同）；
若未显式配置分区，端点会自动加入“默认匿名分区”（无名称），因此“未配置分区的发布者”和“未配置分区的订阅者”可通过默认分区通信。

二、关键注意事项：分区与历史数据的关系

需特别注意：分区是与“端点”绑定的，而非与“数据更新”绑定——端点的历史数据记录不会感知分区的修改。
例如：

发布者先在“Partition_A”中发送了一条数据；
之后发布者切换到“Partition_B”；
若此时需要重发历史数据，该数据会被推送到“Partition_B”（当前分区），而非原始的“Partition_A”；
后果：晚加入“Partition_B”的订阅者，可能收到原本在“Partition_A”中产生的历史数据。

三、分区的通配符匹配（灵活分组的核心）

为简化多分区配置，Partition支持POSIX fnmatch API（1003.2-1992 B.6） 定义的通配符规则，允许通过通配符匹配多个分区名称，实现“一键加入多个分区”。

1. 通配符匹配规则

匹配是双向检查的：只要两个分区名称（含通配符）中任意一个能匹配另一个，即视为“共享分区”；
示例：
- 发布者分区配置为 part*（匹配以“part”开头的所有分区）；
- 订阅者分区配置为 partition*（匹配以“partition”开头的所有分区）；
- 虽然 partition* 无法匹配 part*，但 part* 可以匹配 partition*（“partition”以“part”开头），因此两者可通信。

2. 特殊通配符“*”

通配符 * 可匹配所有非默认分区（即显式命名的分区，如“Partition_1”“test”等）；
注意：* 无法匹配“默认匿名分区”，因此配置 * 的发布者/订阅者，无法与“未配置分区、依赖默认分区”的端点通信。

四、实例理解：分区匹配逻辑

文档中提供了一个完整示例，通过具体配置可清晰看到分区的通信规则，核心配置与匹配结果如下：

1. 各端点的分区配置

参与者（Participant）	端点（Publisher/Subscriber）	分区配置（Partition List）
Participant_1	Pub_11	{“Partition_1”, “Partition_2”}
Participant_1	Pub_12	{“*”}（匹配所有非默认分区）
Participant_2	Pub_21	{}（默认分区）
Participant_2	Pub_22	{“Partition*”}（匹配以“Partition”开头的分区）
Participant_3	Subs_31	{“Partition_1”}
Participant_3	Subs_32	{“Partition_2”}
Participant_3	Subs_33	{“Partition_3”}
Participant_3	Subs_34	{}（默认分区）

2. 最终通信矩阵（是否能通信：✓=是，✕=否）

订阅者（Participant_3）	Pub_11（P1）	Pub_12（P1）	Pub_21（P2）	Pub_22（P2）
Subs_31（Partition_1）	✓（共享Partition_1）	✓（Pub_12的“*”匹配Partition_1）	✕（默认分区≠Partition_1）	✓（Pub_22的“Partition*”匹配Partition_1）
Subs_32（Partition_2）	✓（共享Partition_2）	✓（“*”匹配Partition_2）	✕（默认分区≠Partition_2）	✓（“Partition*”匹配Partition_2）
Subs_33（Partition_3）	✕（无共享分区）	✓（“*”匹配Partition_3）	✕（默认分区≠Partition_3）	✓（“Partition*”匹配Partition_3）
Subs_34（默认分区）	✕（Pub_11无默认分区）	✕（“*”不匹配默认分区）	✓（共享默认分区）	✕（Pub_22无默认分区）

五、分区的配置方式（代码示例）

在Fast DDS中，可通过C++代码或XML配置文件设置分区，核心是配置PublisherQos或SubscriberQos中的partition成员（一个字符串列表）。

1. C++代码配置

// 配置Pub_11（属于Partition_1和Partition_2）
PublisherQos pub_11_qos;
pub_11_qos.partition().push_back("Partition_1");
pub_11_qos.partition().push_back("Partition_2");// 配置Pub_12（属于“*”分区）
PublisherQos pub_12_qos;
pub_12_qos.partition().push_back("*");// 配置Pub_21（无显式分区，默认分区）
PublisherQos pub_21_qos;  // 无需添加任何分区名称// 配置Subs_31（属于Partition_1）
SubscriberQos subs_31_qos;
subs_31_qos.partition().push_back("Partition_1");

2. XML配置（更适合批量管理）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<profiles xmlns="http://www.eprosima.com"><!-- 配置Pub_11 --><data_writer profile_name="pub_11"><qos><partition><names><name>Partition_1</name><name>Partition_2</name></names></partition></qos></data_writer><!-- 配置Pub_12 --><data_writer profile_name="pub_12"><qos><partition><names><name>*</name></names></partition></qos></data_writer><!-- 配置Subs_31 --><data_reader profile_name="subs_31"><qos><partition><names><name>Partition_1</name></names></partition></qos></data_reader>
</profiles>