基于发布-订阅机制的异构平台消息中间件设计
电子技术应用
周璞，柴小丽，俞则人，左颜
中国电子科技集团公司第三十二研究所
摘要： 针对嵌入式异构计算系统中计算单元间的互联需求，面向CPU及FPGA平台设计一种工作在发布-订阅模式下的消息中间件。首先研究发布-订阅模型及对应的报文传输方式，为解决可靠组播的错误控制、拥塞控制问题选用RapidIO作为中间件传输协议。其次研究中间件的通信方案与发布-订阅机制的实现方案并设计了热插拔机制与异常监测模块以提升可靠性。系统验证与测试结果表明，中间件具有较好的通信性能，且热插拔机制有效提升了系统的可靠性，与其他设计方案相比具有一定优势。
中圖分類號：TN91；TP31 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.246129
中文引用格式： 周璞，柴小麗，俞則人，等. 基于發(fā)布-訂閱機制的異構(gòu)平臺消息中間件設(shè)計[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(5)：50-54.
英文引用格式： Zhou Pu，Chai Xiaoli，Yu Zeren，et al. Design of MOM for heterogeneous platforms based on publish-subscribe mechanisms[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：50-54.
中文引用格式： 周璞，柴小麗，俞則人，等. 基于發(fā)布-訂閱機制的異構(gòu)平臺消息中間件設(shè)計[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(5)：50-54.
英文引用格式： Zhou Pu，Chai Xiaoli，Yu Zeren，et al. Design of MOM for heterogeneous platforms based on publish-subscribe mechanisms[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：50-54.
Design of MOM for heterogeneous platforms based on publish-subscribe mechanisms
Zhou Pu，Chai Xiaoli，Yu Zeren，Zuo Yan
The 32nd Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract： Aiming at the interconnection demand between computing units in embedded heterogeneous computing systems, a message middleware working in publish-subscribe mode is designed for CPU and FPGA platforms. Firstly, we study the publish-subscribe model and the corresponding message transmission method and choose RapidIO as the middleware transmission protocol to solve reliable multicast error control and congestion control problems. Secondly, we study the middleware's communication scheme and the publish-subscribe mechanism's implementation scheme and design the hot-plugging mechanism and the anomaly monitoring module to improve reliability. System validation and testing results show that the middleware has better communication performance, and the hot-plugging mechanism effectively enhances the system's reliability, which has certain advantages compared with other design solutions.
Key words : middleware；publish-subscribe mechanisms；RapidIO protocol；hot-plugging；heterogeneous computing
引言
伴隨著數(shù)字化社會建設(shè)需要[1]與集成電路發(fā)展進入瓶頸[2]，不同架構(gòu)的協(xié)處理器被廣泛應(yīng)用于計算系統(tǒng)的設(shè)計中。中間件作為一種軟硬件抽象層，屏蔽了不同操作系統(tǒng)與處理器之間的軟硬件差異[3]，為異構(gòu)計算系統(tǒng)提供了可靠、透明的通信環(huán)境。中間件的類型有面向消息中間件（MOM）、面向?qū)ο笾虚g件（OOM）等[4]，消息中間件通過以消息的形式收發(fā)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)以連接運行于不同系統(tǒng)中的應(yīng)用程序[5]，主要有消息隊列模式、點對點模式與發(fā)布-訂閱模式三種工作模式，其中發(fā)布-訂閱模式通過消息代理以及發(fā)送接收程序?qū)崿F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中進行特定主題數(shù)據(jù)的發(fā)布及接收，沒有傳統(tǒng)意義上的客戶端及服務(wù)器，具有空間非耦合、時間非耦合及數(shù)據(jù)流非耦合的特點。
本文針對CPU與FPGA兩種硬件平臺開發(fā)了一套消息中間件，該中間件工作在發(fā)布-訂閱模式，支持的最高RapidIO規(guī)格為4X、5 Gbaud，并具備高帶寬與高可靠性的特點。
本文詳細內(nèi)容請下載：
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作者信息：
周璞，柴小麗，俞則人，左顏
（中國電子科技集團公司第三十二研究所，上海 201808）
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