通信中間件 Fast DDS(一) ：編譯、安裝和測試

1.簡介? ? ??

2.Windows編譯、安裝和測試

2.1.編譯環境準備

2.2.編譯安裝

2.2.1.安裝FastCDR

2.2.2.安裝Foonathan Memory

2.2.3.安裝FastDDS

2.3.驗證安裝

3.Linux編譯、安裝和測試

3.1.編譯環境準備

3.2.編譯安裝

3.2.1.安裝FastCDR

3.2.2.安裝Foonathan Memory

3.2.3.安裝FastDDS

3.3.驗證安裝

4.常見問題

1.簡介? ? ??

????????DDS 是 OMG 組織發布的一種中間件協議和 API 標準，它將系統的組件集成在一起，提供業務和任務關鍵型物聯網 (IoT) 應用程序所需的低延遲數據連接、極高的可靠性和可擴展架構。

????????DDS(Data Distribution Service,數據分發服務) 是一種以數據為中心的通信協議，用于分布式軟件應用程序通信。

????????它描述了支持 數據提供者(Data Providers) 和 數據消費者(Data Consumers) 之間通信的通信應用程序編程接口 (API) 和通信語義。

????????要學習 DDS 就不能忽略它的模型：DCPS(以數據為中心的發布訂閱模型)。

????????DCPS 有 3 個關鍵實體：

publication entities: 定義消息生成對象及相關屬性
subscription entities：定義消息消費對象及相關屬性
configuration entities:定義傳輸相關的屬性如 Topic 類型，通信的 QoS(服務質量)。

????????QoS 是一個非常重要的概念，DDS 使用 QoS 來定義 DDS 實體的行為特征。 QoS 由單獨的 QoS 策略（源自 QoSPolicy 的類型的對象）組成。

????????FastDDS（原名 Fast RTPS）是 eProsima 公司開發的開源 DDS（Data Distribution Service）實現，基于 RTPS 協議，適用于實時通信場景。

2.Windows編譯、安裝和測試

2.1.編譯環境準備

安裝?Visual Studio 2019/2022（需勾選 “Desktop development with C++” 組件）。
安裝?CMake（3.16+，添加到系統 PATH）。

CMake基礎：安裝與配置_windows cmake-CSDN博客

安裝?Git（添加到系統 PATH）。
依賴庫（如 OpenSSL、asio）可通過 vcpkg 安裝：

vcpkg: 一款免費開源的C++包管理器-CSDN博客

# 安裝vcpkg
git clone https://github.com/microsoft/vcpkg
.\vcpkg\bootstrap-vcpkg.bat# 安裝依賴
.\vcpkg\vcpkg install openssl asio tinyxml2 --triplet x64-windows

由于我的電腦通過cmd命令命令行目錄是C:\Users\Administrator，所以vcpkg是安裝在C:\Users\Administrator這里：

下載vcpkg源碼：

安裝?openssl asio tinyxml2：

2.2.編譯安裝

2.2.1.安裝FastCDR

FastDDS 依賴?FastCDR（序列化庫），需要獲取源碼，在cmd命令行直接操作：

# 克隆FastCDR（必須先編譯）
git clone https://github.com/eProsima/Fast-CDR.git
cd Fast-CDR
mkdir build && cd buildcmake .. -G "Visual Studio 17 2022" -A x64 -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=C:\fastdds_install
cmake --build . --config Release --target install

安裝完成后，在C:\fastdds_install目錄有FastCDR的頭文件，庫文件等信息：

2.2.2.安裝Foonathan Memory

FastDDS 依賴?Foonathan Memory（內存管理庫），需要獲取源碼，在cmd命令行直接操作：

# 克隆FastCDR（必須先編譯）
git clone https://github.com/eProsima/foonathan_memory_vendor.git
cd foonathan_memory_vendor
mkdir build && cd buildcmake .. -G "Visual Studio 17 2022" -A x64 -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=C:\fastdds_install
cmake --build . --config Release --target install

在執行cmake --build . --config Release --target install的時候報錯：

于是在網上各種搜索問題原因，始終沒有找到解決的辦法，于是我到Foonathan Memory的網站去看了一下：

https://github.com/foonathan/memory

找到資料原來Foonathan Memory可以通過vcpkg安裝，由于之前安裝vcpkg，于是直接進入vcpkg目錄，執行下面命令就行：

./vcpkg integrate install
./vcpkg install foonathan-memory

安裝完之后，FastDDS的所以依賴就安裝完畢，在vcpkg的安裝目錄下可以看到所有的依賴項：

2.2.3.安裝FastDDS

跟安裝FastCDR的步驟差不多，不過需要各種依賴庫的路徑，如下：

git clone https://github.com/eProsima/Fast-DDS.git
cd Fast-DDS
mkdir build && cd buildcmake .. -G "Visual Studio 17 2022" -A x64 -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=C:\fastdds -Dfastcdr_ROOT=C:\fastdds_install   -DAsio_ROOT=C:\Users\Administrator\vcpkg\packages\asio_x64-windows\include  -DTinyXML2_ROOT=C:\Users\Administrator\vcpkg\packages\tinyxml2_x64-windows  -Dfoonathan_memory_ROOT=C:\Users\Administrator\vcpkg\packages\foonathan-memory_x64-windows  -DOpenSSL_ROOT=C:\Users\Administrator\vcpkg\packages\openssl_x64-windowscmake --build . --config Release --target install

編譯安裝后，在C:\fastdds目錄下有FastDDS的頭文件，庫文件等信息：

2.3.驗證安裝

編譯完成后，可通過運行 FastDDS 的示例程序驗證：

編譯：

mkdir build && cd buildcmake .. -Dfastcdr_ROOT=C:\fastdds_install  -Dfastdds_ROOT=C:\fastdds   -DTinyXML2_ROOT=C:\Users\Administrator\vcpkg\packages\tinyxml2_x64-windows  -Dfoonathan_memory_ROOT=C:\Users\Administrator\vcpkg\packages\foonathan-memory_x64-windows  -DOpenSSL_ROOT=C:\Users\Administrator\vcpkg\packages\openssl_x64-windowscmake --build . --config Release

完成后在Relese目錄下有測試程序hello_world.exe, 把hello_world.exe的一些依賴dll拷貝到這個目錄下：

在命令行運行hello_world.exe，顯示如下：

分別啟動兩個終端，運行：

# 啟動發布者（終端1）
.\Hello_World.exe  publisher# 啟動訂閱者（終端2）
.\Hello_World.exe  subscriber

最終運行的效果（1對1）：

1對多，一個發布者，多個訂閱者：

若訂閱者能收到發布者的消息，說明編譯和安裝成功。

3.Linux編譯、安裝和測試

3.1.編譯環境準備

以麒麟系統為例講解，FastDDS 依賴多個工具和庫，需先安裝編譯環境和依賴項。

# 更新系統包
sudo apt update && sudo apt upgrade -y# 安裝基礎編譯工具
sudo apt install -y build-essential cmake git pkg-config# 安裝依賴庫
sudo apt install -y libssl-dev libasio-dev libtinyxml2-dev
sudo apt install -y openjdk-11-jdk  # 用于代碼生成工具（可選，部分功能需要）

3.2.編譯安裝

3.2.1.安裝FastCDR

git clone https://github.com/eProsima/Fast-CDR.git
cd Fast-CDRmkdir build && cd build# CMake配置（默認安裝到/usr/local）
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release# 編譯（-j后接CPU核心數，加速編譯）
make -j$(nproc)# 安裝（需要管理員權限）
sudo make install
cd ../..  # 返回工作目錄

3.2.2.安裝Foonathan Memory

git clone https://github.com/eProsima/foonathan_memory_vendor.git
cd foonathan_memory_vendormkdir build && cd build# CMake配置（默認安裝到/usr/local）
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release# 編譯（-j后接CPU核心數，加速編譯）
make -j$(nproc)# 安裝（需要管理員權限）
sudo make install
cd ../..  # 返回工作目錄

3.2.3.安裝FastDDS

git clone https://github.com/eProsima/Fast-DDS.git
cd Fast-DDSmkdir build && cd build# CMake配置（默認安裝到/usr/local）
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release# 編譯（-j后接CPU核心數，加速編譯）
make -j$(nproc)# 安裝（需要管理員權限）
sudo make install
cd ../..  # 返回工作目錄

編譯到最后的時候，出錯了：

從報錯的提示說是無法找到make_strand，第一直覺應該是asio的庫版本低了，FastDDS要求的asio版本是：

而我的麒麟系統是1.12.2，所以報錯了。因此必須升級asio庫，于是直接從地址：

https://think-async.com/Asio/Download.html

下載了最新版本，直接安裝：

./configure 
make -j8  
make -j8 install

asio庫相對來說更簡單，由于這個庫其實并不需要編譯，是一個header-only的庫，所以根據命令進行安裝就可以了。

然后再用同樣的方法安裝FastDDS即可。安裝完在/usr/local目錄下有FastDDS的相關信息：

3.3.驗證安裝

編譯完成后，可通過運行 FastDDS 的示例程序驗證。

先編譯測試程序:

# 進入示例目錄（以HelloWorld為例）
cd ~/Fast-DDS/examples/cpp/dds/HelloWorldExample/build# 編譯示例（若未自動編譯）
cmake .. && make -j$(nproc)

分別啟兩個終端運行測試程序：

# 啟動發布者（終端1）
./Hello_World  publisher# 啟動訂閱者（終端2）
./Hello_World  subscriber

若訂閱者能收到發布者的消息，說明編譯和安裝成功。

4.常見問題

1.依賴缺失：CMake 報錯 “Could NOT find XXX” 時，檢查對應依賴是否安裝，或通過-DCMAKE_PREFIX_PATH指定依賴路徑。

2.版本不兼容：確保 FastDDS 與 FastCDR 版本匹配（參考官方版本矩陣）。

3.權限問題：安裝時若提示 “Permission denied”，添加sudo或修改安裝路徑（如-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/fastdds）。

通過以上步驟，可在 Linux、Windows 或 macOS 系統上完成 FastDDS 的編譯與安裝，為后續開發 DDS 應用奠定基礎。