作者 | 不可說
出品 | 汽車電子與軟件
#01 引 入
服務(wù)發(fā)現(xiàn)模塊（Service Discovery Module）的主要任務(wù)是在車內(nèi)通信中管理服務(wù)（functional entities）的可用性，這些服務(wù)被稱為功能實(shí)體，并控制事件消息的發(fā)送行為。這一機(jī)制確保僅將事件消息發(fā)送給需要它們的接收方（即采用發(fā)布/訂閱模式）。此處描述的解決方案就被稱為SOME/IP-SD（基于IP的可擴(kuò)展面向服務(wù)中間件 - 服務(wù)發(fā)現(xiàn)，Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP - Service Discovery）。
通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能，不同的電子控制單元（ECU）可以提供服務(wù)實(shí)例，并在車輛網(wǎng)絡(luò)中查找可用的服務(wù)實(shí)例。一個(gè)ECU可以停止提供之前提供的服務(wù)實(shí)例，之后對(duì)該服務(wù)實(shí)例的查找將得不到響應(yīng)。服務(wù)實(shí)例是由其服務(wù)接口定義的服務(wù)的單個(gè)實(shí)現(xiàn)。
除了管理服務(wù)實(shí)例的狀態(tài)外，服務(wù)發(fā)現(xiàn)還能控制發(fā)送一種特殊消息，即事件消息。這些事件消息被分組到事件組中，服務(wù)發(fā)現(xiàn)可以以發(fā)布/訂閱的方式開啟或關(guān)閉這些事件組，從而開啟或關(guān)閉該事件組中事件的發(fā)送和接收。
#02 SOME/IP SD對(duì)不同ECU角色的職責(zé)
ECU的服務(wù)發(fā)現(xiàn)模塊在處理服務(wù)器服務(wù)和客戶端服務(wù)時(shí)扮演著不同的角色，并需要執(zhí)行相應(yīng)的操作來確保服務(wù)的正確提供和查找。
一個(gè)ECU需要處理兩種不同類型的服務(wù)：服務(wù)端服務(wù)（Server Services）：本地ECU向車輛的其他部分提供服務(wù)器服務(wù)實(shí)例（即位于本地的服務(wù)實(shí)例），并可以被視為該服務(wù)實(shí)例的服務(wù)端。
客戶端服務(wù)（Client Services）：本地ECU可能會(huì)使用車輛內(nèi)另一個(gè)ECU提供的服務(wù)器服務(wù)實(shí)例，并可以被視為該服務(wù)實(shí)例的客戶端。
對(duì)于服務(wù)端服務(wù)，本地ECU的SOME/IP SD模塊（擔(dān)任服務(wù)器角色）需要執(zhí)行以下操作：
- 當(dāng)服務(wù)可用時(shí)（即提供服務(wù)的軟件組件（SWC）準(zhǔn)備就緒，且服務(wù)在當(dāng)前ECU狀態(tài)下可用）提供本地服務(wù)。
- 當(dāng)服務(wù)不再可用時(shí)，撤回本地服務(wù)的提供（停止提供）。
- 響應(yīng)其他ECU的查找請(qǐng)求。
對(duì)于客戶端服務(wù)，本地ECU的服務(wù)發(fā)現(xiàn)模塊（擔(dān)任客戶端角色）需要執(zhí)行以下操作：
- 根據(jù)配置監(jiān)聽提供的服務(wù)和查找請(qǐng)求，并將這些信息存儲(chǔ)在易失性存儲(chǔ)器中。
- 監(jiān)聽停止提供的服務(wù)信息，并根據(jù)配置將這些信息存儲(chǔ)在易失性存儲(chǔ)器中。
- 根據(jù)當(dāng)前ECU及其軟件組件（SWC）的狀態(tài)發(fā)送查找請(qǐng)求。
服務(wù)發(fā)現(xiàn)同樣可用于管理發(fā)布/訂閱（Publish/Subscribe）關(guān)系。在基于服務(wù)發(fā)現(xiàn)的發(fā)布/訂閱應(yīng)用場(chǎng)景中，一個(gè)ECU（作為具有已消費(fèi)事件組的發(fā)布/訂閱客戶端）對(duì)從另一個(gè)ECU（作為具有事件處理器的發(fā)布/訂閱服務(wù)器）接收某些數(shù)據(jù)（即訂閱）感興趣。
雖然訂閱關(guān)系在服務(wù)發(fā)現(xiàn)（SD）消息中明確定義，但發(fā)布關(guān)系則基于服務(wù)實(shí)例本身的可用性（即提供服務(wù)條目）。基于所提供的服務(wù)實(shí)例，發(fā)布/訂閱客戶端可通過訂閱事件組條目進(jìn)行訂閱。此時(shí)，發(fā)布/訂閱服務(wù)器將利用此訂閱關(guān)系，將發(fā)布/訂閱客戶端注冊(cè)為對(duì)訂閱中指定的某些信息感興趣的方，并在發(fā)生某些事件或超時(shí)后，開始將這些信息發(fā)送給發(fā)布/訂閱客戶端。
為進(jìn)行優(yōu)化，服務(wù)發(fā)現(xiàn)支持使用多播消息而非每個(gè)客戶端的單播消息，將事件消息發(fā)送給多個(gè)客戶端。但請(qǐng)注意，服務(wù)器端和客戶端預(yù)先配置的多播之間存在差異：
- 如果SdServerService（服務(wù)端服務(wù)）為每個(gè)事件處理器預(yù)先配置了多播地址和端口（即所謂“事件處理器多播端點(diǎn)”），則當(dāng)訂閱了具有不同端點(diǎn)信息的SdClientServices（客戶端服務(wù)）達(dá)到閾值（SdEventHandler MulticastThreshold，事件處理器多播閾值）時(shí)，SdServerService將切換至此多播地址和端口。
- 如果SdClientService（客戶端服務(wù)）使用多播地址和端口（即所謂“已消費(fèi)事件組多播端點(diǎn)”）進(jìn)行了訂閱，則SdServerService在訂閱已消費(fèi)事件組多播端點(diǎn)（多播地址和端口）時(shí)，會(huì)向其發(fā)送事件。
#03 SD流程
服務(wù)發(fā)布流程
Down Phase
服務(wù)處于不可用狀態(tài)
Initial Wait Phase
服務(wù)準(zhǔn)備完成后， 進(jìn)入該階段， 延遲一定時(shí)間后發(fā)送服務(wù)發(fā)布報(bào)文
Repetition Phase
重復(fù)發(fā)送服務(wù)發(fā)布報(bào)文， 重復(fù)次數(shù)由配置參數(shù)決定， 此階段收到服務(wù)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求后，通過服務(wù)發(fā)布報(bào)文進(jìn)行應(yīng)答
Main Phase
服務(wù)發(fā)現(xiàn)流程
Down Phase
服務(wù)未被應(yīng)用請(qǐng)求
Initial Wait Phase
應(yīng)用發(fā)起服務(wù)請(qǐng)求后進(jìn)入該階段
Repetition Phase
重復(fù)發(fā)送服務(wù)發(fā)現(xiàn)報(bào)文， 重復(fù)次數(shù)由配置文件參數(shù)REPETITION_MAX決定， 收到服務(wù)發(fā)布報(bào)文后， 停止發(fā)送服務(wù)發(fā)現(xiàn)報(bào)文
Main Phase
不再重復(fù)發(fā)送服務(wù)發(fā)現(xiàn)報(bào)文， 每次收到服務(wù)發(fā)布報(bào)文后， 觸發(fā)服務(wù)訂閱請(qǐng)求報(bào)文。
服務(wù)訂閱流程
- 服務(wù)發(fā)現(xiàn)
- 連接建立
- 注冊(cè)服務(wù)
- 事件通知
#04 SOME/IP SD協(xié)議規(guī)范
Request ID 由Client ID 和Session ID 組成。雖然Client ID 不用于服務(wù)發(fā)現(xiàn)，但Session ID 用于檢測(cè)車輛中其他服務(wù)發(fā)現(xiàn)實(shí)例的重啟或重啟，以修復(fù)服務(wù)發(fā)現(xiàn)模塊的本地狀態(tài)。在初始化 Service Discovery Module 后， ECU 發(fā)送的消息的 Session ID應(yīng)為0x0001。
Protocol Version 字段是用來描述當(dāng)前SOME/IP協(xié)議版本，目前是0x01；
Return Code用于表示請(qǐng)求是否已成功處理。這不適用于SOME/IP-SD；因此返回碼被靜態(tài)設(shè)置為0x00。
SOME/IP SD從Message ID到Return Code字段的格式與SOME/IP 協(xié)議格式是一致的；后面的字段才是SOME/IP SD獨(dú)有的。
Flag
如果服務(wù)4端或客戶端通過評(píng)估通信方發(fā)送的SOME/IP-SD消息的會(huì)話ID（Session ID）和重啟標(biāo)志（Reboot Flag）檢測(cè)到重啟，則受影響的通信本地狀態(tài)將失效，并應(yīng)執(zhí)行以下操作：
客戶端檢測(cè)到服務(wù)端重啟時(shí)的處理：
1）如果客戶端檢測(cè)到服務(wù)端重啟，并且該客戶端正在使用該服務(wù)端的服務(wù)，則客戶端應(yīng)將此次重啟視為接收到“停止提供服務(wù)”（StopOffer）消息。
2）如果為該服務(wù)配置了SdClientServiceTcpRef，則活動(dòng)客戶端應(yīng)通過調(diào)用SoAd_CloseSoCon()函數(shù)并設(shè)置參數(shù)“abort”為TRUE來關(guān)閉相應(yīng)的TCP連接。
服務(wù)器檢測(cè)到客戶端重啟時(shí)的處理：
Reserved
Length of Entries Array
Entries Array
服務(wù)Services Entries
- Type為0x00時(shí)，表示FindService；為0x01時(shí)，表示OfferService和StopOfferService
- Index 1st options 標(biāo)明屬于這個(gè)Entry的第一個(gè)option的起始索引序號(hào)，從0開始計(jì)算；Index 2st options 標(biāo)明屬于這個(gè)Entry的第二個(gè)option的起始索引序號(hào)，從0開始計(jì)算；#of opt 1表明該entry有幾個(gè)第一組option；#of opt 2表明有幾個(gè)第二組option。
- 該類型Service ID字段應(yīng)攜帶服務(wù)的Service ID，根據(jù)是服務(wù)端還是客戶端，使用參數(shù)SdServerServiceID或SdClientServiceID進(jìn)行靜態(tài)配置。
- Instance ID字段應(yīng)攜帶服務(wù)的Instance ID，根據(jù)是服務(wù)端還是客戶端，使用參數(shù)SdServerSer-viceInstanceID和SdClientServiceInstanceID靜態(tài)配置。
- Major Version字段應(yīng)包含SdServerServiceMajorVersion或者SdClientServiceMajorVersion，這取決于該條消息是服務(wù)端發(fā)送的還是客戶端發(fā)送的。
- TTL字段定義了使用參數(shù)SdServerTimer TTL和SdClientTimer TTL配置的服務(wù)器條目的生存期（秒），但TTL為0的Stop Entries除外。
- Minor字段應(yīng)攜帶SdServerServiceMinorVersion或者SdClientServiceMinorVersion，這些都是在服務(wù)設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)規(guī)范好的。
Length of Options Array
Options Array
Type為0x1；
IPv4 Endpoint Option
該Option傳輸單播IP地址、第四層協(xié)議（如UDP或TCP）和端口號(hào)；從而獲取與服務(wù)通信所需的信息。當(dāng)接收到提供服務(wù)并傳輸IPv4選項(xiàng)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)消息時(shí)，接收此消息的ECU可以通過更新Socket連接，動(dòng)態(tài)配置套接字適配器以使用此服務(wù)。
IPv4 Multicast Option
IPv4多播選項(xiàng)由SdServerService或者SdClientService用于通告其配置的事件多播端點(diǎn)；
- 如果用作服務(wù)端的多播端點(diǎn)，則SdServerService會(huì)聲明IPv4多播地址、傳輸層協(xié)議（ISO/OSI第4層）和端口號(hào)，多播事件和多播通知事件將發(fā)送到這些端口。
- 如果它用作客戶端事件組多播端點(diǎn)，則SdClientSer指示IPv4多播地址、傳輸層協(xié)議（ISO/OSI第4層）和端口號(hào)，SdClient期望在其中接收事件。作為傳輸層協(xié)議，只支持UDP。
IPv4 SD端點(diǎn)選項(xiàng)傳輸發(fā)送方SD實(shí)現(xiàn)的端點(diǎn)（即IP地址和端口）。這用于在無法使用IP地址和/或端口號(hào)的情況下標(biāo)識(shí)SOME/IP-SD實(shí)例。
Option也支持 IPv6 Endpoint Option、IPv6 Multicast Option、IPv6 SD Endpoint Option，但是在車載通信中，IPv4就足夠了，并且通常會(huì)禁用IPv6，因此此處不介紹IPv6相關(guān)的Option。
#05 通信實(shí)例分析
第一個(gè)（offer）
第二個(gè)（Subscribe）
