基于RapidIO的實時CORBA中間件實現(xiàn)

摘要：為了解決CORBA傳統(tǒng)傳輸協(xié)議TCP／IP的時延不確定問題，提出了使用基于點(diǎn)對點(diǎn)的包交換RapidIO協(xié)議來替代TCP／IP的方法，研究了CORBA的可插拔傳輸協(xié)議框架，從而實現(xiàn)了CORBA報文在RapidIO總線上的傳輸。測試結(jié)果顯示，基于RapidIO的CORBA實時性優(yōu)于基于TCP／IP的CORBA。

關(guān)鍵詞：CORBA；RapidIO；可插入傳輸；協(xié)議框架

0 引言

在傳統(tǒng)的嵌入式多處理器系統(tǒng)中，處理器之間的互連是通過分時共享總線來實現(xiàn)的，典型的有以太網(wǎng)、CPCI和VME總線。這類總線的總帶寬會受限，而且隨著處理器的不斷增多，每個處理器所占據(jù)的帶寬小斷下降，制約了處理器之間的信息傳輸能力，這將使其不能適應(yīng)未來高性能嵌入式多處理器系統(tǒng)之間的高速信息傳輸需求。而RapidIO互聯(lián)架構(gòu)是一種高性能、點(diǎn)對點(diǎn)的包交換技術(shù)，傳輸速率能夠達(dá)到1 Gb／s～60 Gb／s，能為嵌入式系統(tǒng)芯片間和板卡間互連提供高帶寬、低時延的互連解決方案。

與此同時，隨著CORBA技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷拓展，特別是在軍事、電信和航空控制等領(lǐng)域的應(yīng)用，對CORBA系統(tǒng)中客戶／服務(wù)器交互的實時性提出了更為嚴(yán)格的要求。雖然幾乎所有CORBA都默認(rèn)支持TCP／IP，但是TCP／IP時延的不確定性將導(dǎo)致其不適用實時系統(tǒng)，而基于Rapid IO實時總線的CORBA卻可以解決該問題，因此，本文給出了如何將RapidIO通信協(xié)議插入CORBA產(chǎn)品中的實現(xiàn)方法。

1 Rapid IO技術(shù)

RapidIO采用的三層體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該體系包括邏輯層、傳輸層和物理層。邏輯層主要用于界定協(xié)議和包格式，目前邏輯層可支持5種規(guī)范，分別是存儲器映射的I／O系統(tǒng)、消息傳輸、全局共享內(nèi)存、流量控制和數(shù)據(jù)流；傳輸層主要用于規(guī)定路由選擇信息，為端點(diǎn)設(shè)備間報文的傳輸提供路由信息；物理層主要定義包傳送機(jī)制、信息流控制、電氣特性和低級錯誤管理等，物理層的優(yōu)先級處理保證了數(shù)據(jù)傳輸時具有更低的平均時延或者抖動時延。Rapi dIO系統(tǒng)多采用基于交換機(jī)(Switch)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。邏輯報文從一個端點(diǎn)設(shè)備送往另一個端點(diǎn)設(shè)備主要通過交換機(jī)解釋報文中的傳輸層信息，傳輸層包含有源設(shè)備指定的目的地址，文換機(jī)中則包含路由表，可通過查找路由表確定輸出路徑。

2 CORBA的RapidIO實現(xiàn)

2．1 CORBA可插拔協(xié)議框架

CORBA2．0引入了一個通用的ORB互操作性結(jié)構(gòu)體系，稱為通用ORB間協(xié)議(即GIOP)。GIOP是一類抽象的協(xié)議，并不是一個可直接用于ORB間進(jìn)行通信的具體協(xié)議。該協(xié)議僅描述了特定的協(xié)議如何進(jìn)行創(chuàng)建以適用于GIOP框架，同時指定了轉(zhuǎn)換語法和一個消息格式的標(biāo)準(zhǔn)集，以便允許獨(dú)立開發(fā)的ORB可以在任何一個面向連接的傳遞中進(jìn)行通信，這種設(shè)計允許新的協(xié)議在不影響現(xiàn)有應(yīng)用程序的情況下，添加到CORBA中。

GIOP對于攜帶GIOP消息的底層傳輸具有一定的要求，包括面向連接、全雙工、對稱、可靠傳輸、支持字節(jié)流等，同時需要按照以上要求封裝RapidIO傳輸協(xié)議。對于不同的傳輸介質(zhì)，將會有一個與之對應(yīng)的GIOP協(xié)議的實現(xiàn)與之對應(yīng)。比如，IIOP協(xié)議就是GIOP的基于TCP／IP協(xié)議的具體實現(xiàn)。與此類似，基于RapidIO的傳輸協(xié)議列GIOP的映射為RapidIO-IOP，簡稱RIOP。ONI層次圖與GIOP層次圖的對比如圖2所示，RIOP的主要工作是使用RapidIO傳輸協(xié)議完成GIOP報文的傳輸。

2．2 實現(xiàn)RIOP

定義RIOP的協(xié)議標(biāo)識格式如下：

rio：／／{host number}：{port number}

其中，host為節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)編號，port為邏輯鏈路端口。定義RapidIO IOR配置文件標(biāo)識常量，const IOP：：ProfileIdIOP：：OE TAG RIO IOP=1330205525(0x4f495355)。