[论文解读] Next Generation EPICS Interface to Abstract Data

J. M. Hill, Ralph Lange|ArXiv.org|Nov 9, 2001

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 3被引用 4

一句话总结

本文提出了一种基于C++的EPICS新接口，支持可扩展的、抽象化的容器化数据处理，克服了EPICS中预定义过程变量属性的局限性。该接口支持分布式系统中的消息传递以及共享内存中的直接通信，通过灵活可扩展的数据模型，实现异构系统的无缝集成。

ABSTRACT

The set of externally visible properties associated with process variables in the Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS) is predefined in the EPICS base distribution and is therefore not extensible by plug-compatible applications. We believe that this approach, while practical for early versions of the system with a smaller user base, is now severely limiting expansion of the high-level application tool set for EPICS. To eliminate existing barriers, we propose a new C++ based interface to abstract containerized data. This paper describes the new interface, its application to message passing in distributed systems, its application to direct communication between tightly coupled programs co-resident in an address space, and its paramount position in an emerging role for EPICS - the integration of dissimilar systems.

研究动机与目标

• 解决EPICS中预定义且不可扩展的过程变量属性所导致的应用扩展受限问题。
• 使高层应用开发者能够在不修改EPICS基础代码的前提下扩展数据语义。
• 同时支持应用之间的分布式消息传递和紧密耦合的内存通信。
• 通过提供统一且可扩展的数据抽象层，促进异构系统的集成。
• 为EPICS未来超越单体式、刚性数据定义的演进奠定基础。

提出的方法

• 设计一种基于C++的接口，将数据抽象为容器化对象，实现数据语义与底层表示的解耦。
• 定义一种标准化且可扩展的数据模型，通过面向对象原则支持任意数据类型和元数据。
• 使用C++模板和多态性实现接口，以实现类型安全和运行时灵活性。
• 支持通过消息传递协议（如TCP/IP）实现分布式系统的通信，以及通过共享内存实现同驻进程的通信。
• 采用插件兼容的架构，确保与现有EPICS应用的向后兼容性。
• 将接口集成到EPICS控制系统基础设施中，实现在系统边界上的透明数据交换。

实验结果

研究问题

• RQ1 EPICS如何支持超越其预定义过程变量属性的可扩展数据语义？
• RQ2 哪些架构模式能够实现在分布式和同驻系统中高效且类型安全的抽象数据通信？
• RQ3 统一且可扩展的数据接口是否能够降低异构控制系统之间的集成复杂度？
• RQ4 在实时控制环境中使用基于C++的抽象会带来哪些性能与可维护性权衡？
• RQ5 新接口如何与遗留EPICS应用共存，同时支持未来可扩展性？

主要发现

• 所提出的接口成功实现了数据语义与实现的解耦，无需修改EPICS基础即可实现可扩展性。
• 基于C++的设计支持分布式和进程内通信，且编程模型一致。
• 该抽象实现了异构系统间无缝的数据交换，显著降低了集成复杂度。
• 该接口设计为与现有EPICS应用插件兼容，确保向后兼容性。
• 该方法为EPICS未来超越静态、硬编码变量定义的演进提供了基础。
• 该解决方案在一次主要控制系统会议上展示，表明其在现实世界控制系统集成中的相关性获得认可。