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。
中图分类号:TN91;TP31 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.246129
中文引用格式: 周璞,柴小丽,俞则人,等. 基于发布-订阅机制的异构平台消息中间件设计[J]. 电子技术应用,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,柴小丽,俞则人,等. 基于发布-订阅机制的异构平台消息中间件设计[J]. 电子技术应用,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
伴随着数字化社会建设需要[1]与集成电路发展进入瓶颈[2],不同架构的协处理器被广泛应用于计算系统的设计中。中间件作为一种软硬件抽象层,屏蔽了不同操作系统与处理器之间的软硬件差异[3],为异构计算系统提供了可靠、透明的通信环境。中间件的类型有面向消息中间件(MOM)、面向对象中间件(OOM)等[4],消息中间件通过以消息的形式收发应用程序数据以连接运行于不同系统中的应用程序[5],主要有消息队列模式、点对点模式与发布-订阅模式三种工作模式,其中发布-订阅模式通过消息代理以及发送接收程序实现在网络中进行特定主题数据的发布及接收,没有传统意义上的客户端及服务器,具有空间非耦合、时间非耦合及数据流非耦合的特点。
本文针对CPU与FPGA两种硬件平台开发了一套消息中间件,该中间件工作在发布-订阅模式,支持的最高RapidIO规格为4X、5 Gbaud,并具备高带宽与高可靠性的特点。
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https://www.chinaaet.com/resource/share/2000006525
作者信息:
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,上海 201808)

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