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[系统运维]AUTOSAR SWS Service Discovery

1. 前言

BswM – Basis software manager，基础软件管理；
DEM – Diagnostic Event Manager，诊断事件管理器；
DET – Default Error Tracer，默认错误跟踪器；
SD – Service Discovery，服务发现；
Sd – Service Discovery Module in AUTOSAR，AUTOSAR 服务发现模块；
SoAd – Socket Adaptor，套接字适配器；
SOME/IP – Scalable service-Oriented MiddlwarE over IP，基于IP的可扩展的面向服务中间件；
SOME/IP-SD – SOME/IP Service Discovery，SOME/IP服务发现；

Eventgroup：

一个由一个或多个事件组成的逻辑分组服务，属于服务的一部分；

Endpoint Option：

用于发布单播的地址和端口；

Multicast Option：

用于发布多播的地址和端口；

Unicast event：

由ServerService的ECU传输到多播端点的事件；

Multicast event：

由ServerService的ECU传输到单播端点的事件；

Eventhandler multicast endpoint：

描述组播地址和端口信息。该信息是为每个 Eventhandler（事件处理程序） 的 SdServerService（服务端服务发现模块） 预先配置的；若订阅的客户端数量达到最大值，服务器将会把事件信息发送到预先配置的多播地址；Eventhandler多播端点是通过SubscribeEventgroupAck Entry引用的Multicast option发布的；

Consumed Eventgroup unicast endpoint：

描述单播地址和端口信息。该信息是为每个Consumed EventGroup的SdClientService预先配置的；使用此单播地址和端口订阅的SdClientService表示要访问的SdServer端点，则应发送响应事件；已使用的Eventgroup单播端点通过SubscribeEventgroup或StopSubscribeEventgroup条目引用的Endpoint option发布；

Consumed Eventgroup multicast endpoint：

描述多播地址和端口信息。该元组是为每个Consumed EventGroup的SdClientService预先配置的。使用此多播地址和端口订阅的SdClientService指示应将相应事件发送到哪个端点的SdServer。已使用的Eventgroup多播终结点通过SubscribeEventgroup或StopSubscribeEventgroup引用的Endpoint option发布；

Eventhandler multicast connection：

描述SdServerService通过配置的Eventhandler多播端点提供多播事件时已建立套接字连接；

Consumed Eventgroup unicast connection ：

建立套接字连接后，SdClientService通过已使用的Eventgroup单播端点接收事件；

Consumed Eventgroup multicast connection：

建立套接字连接后，SdClientService通过已使用的Eventgroup多播端点接收事件；

2. 简介

Sd模块提供了检测和提供可用服务的功能。如IP多播和SOME/IP-SD消息；
Sd模块位于BswM模块和SoAd模块之间，如下图所示：
SD位置示意图

3. 相关规范

AUTOSAR 提供了一个基本软件模块的通用规范[2，SWS BSW General] ，该规范也适用于服务发现。

4. 模块间的依赖

4.1 AUTOSAR BSW Scheduler

BSW 调度器调用 SD 模块的主要功能，这对 SD的循环进程是必需的。

4.2 AUTOSAR BSW Mode Manager

BswM 模块提供了通用模式请求和服务请求之间的链接。

4.3 AUTOSAR Socked Adaptor

套接字适配器在以太网栈和SD模块之间传递服务请求；
SD应可以激活和关闭PUD Router与TCP/IP套接字之间的连接，并可以触发事件初始信息传输；
SoAds的套接字连接表需要预先进行配置，即用于接收其他ECUs SD模块发送的单播和多播信息。因为ECU可能连接多个（虚拟）网络，存在多个SD实例，这些SD实例可能有多个 Socket 连接表条目。每个(虚拟)接口的 Unicast Rx、 Multicast Rx 和Tx PduIDs 的三元组需要在SoAds 中配置，并且要被SD模块知道；
此外，SD 模块从接收的 SD 消息中获取SD 模块更新套接字连接(SoAd Socket Connection)中的端点信息(IP 地址和端口号) ；
出于对代码健壮性的考虑，只使用UDP套接字传输SD消息，并且应该打开soadsocketudpstrictheaderlencheckenabledoption 选项。

4.4 AUTOSAR Default Error Tracer（追踪器）

即默认的错误处理函数。

4.5 AUTOSAR Diagnostic Event Manager

为了更好的报告错误信息，SD模块将访问Diagnostic Event Manager。是为了将错误码对上错误信息？

4.6 文件结构

4.6.1 代码文件结构

[SWS_Sd_00001] 代码文件结构不应在本规范中完全定义。但代码文件结构应该包括以下文件命名：

Sd _ lcfg.c - 链路时间可配置参数；
Sd_PBcfg.c - 用于构建后时间可配置参数；
这些文件应该包含连接事件和构建事件的可配置参数。

4.6.2 头文件结构

[SWS_Sd_00003] 模块中应包括 Dem.h 文件，用于APIs报告错误信息以及所需的 Event IDs 符号；

5. 功能规范

5.1 背景和依据

Service Discovery 模块主要是管理车载通信中的服务实例和控制事件消息的发送，可以将事件消息只发送给订阅者；
ECUs通过SD 实现创造、查找、关闭服务实例；
Service Discovery 模块可以管理服务实例状态、Event消息的发送，同时也可以订阅/发布这个Events组成的Eventgroups，并控制Eventgroups事件信息的发送与接收；

一个本地ECU需要处理两种不同的服务：

服务端服务 - 本地 ECU 向车辆的其他部分提供服务器服务实例(即位于本地) ，并且可以被视为此服务实例的服务器；
客户端服务 - 本地 ECU 可以使用车辆内另一个 ECU 提供的服务器服务实例，并且可以被认为是这个服务实例的客户端；

对服务端服务来说，本地ECUs的 Service Discovery 模块必须可以满足如下条件：

提供本地服务，即ECU的服务要为可用状态；
若服务为不可用时，应停止提供服务，并回应其他ECUs的发现服务请求；

对客户端服务来说，本地ECUs Service Discovery 模块必须可以满足如下条件：

依据配置的不同，提供者和查找者侦听取决于存储在易失性存储器中配置信息；
侦听停止，也取决于存储在易失性存储器中配置信息；
发送发现服务，取决于当前ECUs和ECUs基础软件组件的状态；

Service Discovery 可用于管理发布/订阅关系；
Service Discovery 消息中定义了订阅消息，发布则是基于服务实例本身的可用性。基于提供的服务实例，Publish/Subscribe 客户端可以通过 SubscribeEventgroup 条目进行订阅。服务端将订阅客户端指定为某些消息的兴趣方，并在某个事件或超时之前开始将该信息发送到 Publish/Subscribe 客户端；
Service Discovery 模块支持多播消息向多个客户端发送事件消息，而不是每个客户端使用单播消息，前提是必须在服务端和客户端预先配置多播端点信息，但服务端和客户端之间存在一定的差异，如下所示：

如果 SdServerService 每个 even-handler 都有一个预先配置的多播地址和端口，那么如果已经达到了具有不同端点信息的订阅 sdClientServices 的阈值(SdEventHandler-MulticastThreshold) 后，SdServerService 将切换到这个多播地址和端口(所谓的“ Eventhandler 多播端点”)；
如果 SdClientService 订阅了多播地址和端口(称为“ Consumed Eventgroup 多播端点”) ，则 SdServerService 在订阅了 Consumed Eventgroup 多播端点(多播地址和端口)后发送其事件;

5.2 要求

5.2.1 基础要求

[SWS_Sd_00400] dIt 应该可以将 Service Discovery 模块配置为一个可选的 AUTOSAR BSW 模块（参考SystemTemplate for configu-ration.c）；
[SWS_Sd_00004] Service Discovery 应该实现一个主函数，该函数应该根据配置参数循环调用；
[SWS_Sd_00005] Service Discovery 模块应该存储通过 BswM 调用以下 api 提供的 ServiceModeRe-quest：
如果SdServerService 和 sdclientservice 分别没有引用 SdServiceGroup，则调用Sd_ServerServiceSetState() 和Sd_ClientServiceSetState()；
如果 SdServerService 和 SdClientService 分别引用了 SdServiceGroup，则调用Sd_ServiceGroupStart()和SdServiceGroupStop()；
如果 SdClientService 重新请求专用的SdEventGroupS，则调用Sd_consumedeventgroupsetstate ()，(注意: 这个 API 调用允许独立于对 SdClientService 的SdServiceGroup 的引用)；
Sd_EventHandlerSetState() 目前不存在，因为这个状态是由 Service Discovery 从服务器服务的状态直接推导出来的。
基于与 SWCs 的交互，Bswm 模块可以请求以下模式：
Server SWCs通过Sd_ServerServiceSetState() 或者Sd_ServiceGroupStart()和Sd_ServiceGroupStop ()：
? SD_SERVER_SERVICE_DOWN
? SD_SERVER_SERVICE_AVAILABLE
Client SWCs通过Sd_ClientServiceSetState()或者Sd_ServiceGroupStart()和Sd_ServiceGroupStop()：
? SD_CLIENT_SERVICE_RELEASED
? SD_CLIENT_SERVICE_REQUESTED
Client SWCs通过Sd_ConsumedEventGroupSetState()：
? SD_CONSUMED_EVENTGROUP_RELEASED
? SD_CONSUMED_EVENTGROUP_REQUESTED

“SD_SERVER_SERVICE_DOWN” 提供此服务实例的本地 SWC 尚未准备好进行通信；
“SD_SERVER_SERVICE_AVAILABLE” 提供这个服务器服务实例的本地 SWC 已经准备好进行通信；
“SD_CLIENT_SERVICE_RELEASED” 使用此服务实例的本地 SWC 不需要与此服务实例通信；
“SD_CLIENT_SERVICE_REQUESTED” 使用此服务的本地 SWC 已准备好与此服务实例通信，并且需要此服务；
“SD_CONSUMED_EVENTGROUP_RELEASED” 使用该 Consumed Eventgroup 的本地 SWC 不需要该 Consumed Eventgroup 的事件；
“SD_CONSUMED_EVENTGROUP_REQUESTED” 使用这个 Consumed Eventgroup 的本地 SWC 需要这个 Consumed Eventgroup 的事件；

[SWS_Sd_00007] 下列状态分别可以通过BswM_Sd_ClientServiceCurrentState(), BswM_Sd_ConsumedEvent
GroupCurrentState(),和BswM_Sd_EventHandlerCurrentState() 向BswM模块报告：
“SD_CLIENT_SERVICE_DOWN” 告诉本地 SWC 此服务实例不可用；
“SD_CLIENT_SERVICE_AVAILABLE” 告诉本地 SWC 这个 Service Instance 是可用的；
“SD_CONSUMED_EVENTGROUP_DOWN” 告诉本地 SWC 这个 conconsumed Eventgroup 当前没有订阅；
“SD_CONSUMED_EVENTGROUP_AVAILABLE” 告诉本地 SWC 这个 conconsumed Eventgroup 当前已订阅(即已接收事件) ；
“SD_EVENT_HANDLER_RELEASED” 告诉本地 SWC 当前没有客户机订阅此 Eventgroup；
“SD_EVENT_HANDLER_REQUESTED” 告诉本地 SWC 至少有一个客户端当前订阅了这个Eventgroup；
[SWS_Sd_00011] 每个已配置的服务器服务实例都应该有一个 ECU 范围内唯一的 SdServerServiceHandleId；
[SWS_Sd_00437] 每个配置的客户服务实例都应该有一个 ECU 范围内唯一的SdClientServiceHandleId；
[SWS_Sd_00438] 每个已配置的消费事件组都应该有一个 ECU 范围内唯一的SdConsumedEventGroupHandleId；
[SWS_Sd_00439] 每个配置的事件处理程序应该有一个 ECU 范围内唯一的SdEventHandlerHandleId；
注：
为了识别 Sd 和 BswM 之间控制 API 中的服务实例和事件组，需要上述需求定义的 id；对于具有相同服务 ID 和/或相同服务实例 ID 的实例或事件组也是有效的；

5.2.2 以太网通信

[SWS_Sd_00013] 服务发现配置实例(参见配置容器 SdInstance)至少应该有一个 TxPdu ID，一个 RxPdu ID 用于单播，一个 RxPdu ID 用于多播;
[SWS_Sd_00017] 对于不同的链接，应该配置单独的 Service Discovery 实例容器；
注：这方面的链接还包括使用 Ethernet vlan 的不同虚拟链接；
[SWS_Sd_00697] 一个 SD实例只支持一个地址族(即 ipv4 或 IPv6)。这个地址族应该通过SdInstanceTxPdu、 SdInstanceUnicastRxPdu 和 SdInstanceMulticastRxPdu (本地地址)的 SoAd 来配置；
[SWS_Sd_00723] 在 SD 模块初始化期间，对于与 SdInstanceTxPdu、 SdInstanceUnicastRxPdu 和 SdInstanceMulticastRxPdu ()相关联的所有 Socket 连接，应调用 API SoAd_opensocon()；
注：
在初始化 SD 模块之前，SoAd 模块需要被初始化；
实现者必须通过验证 Service Discovery 和 Socket adapter 的源代码和配置来保证SoAd_setuniqueremoteaddr()、 SoAd_getlo-caladdr()和 SoAd_setremoteaddr()永远不会返回错误。SoAd_SetUniqueRemoteAddr()、 SoAd_getlocaladdr()和SoAd_setremoteaddr()的故障无法从中恢复；

5.2.3 状态处理

[SWS_Sd_00019] Service Discovery 模块应该分别存储所有静态配置的服务实例和事件组的状态；
[SWS_Sd_00020] 通过调用 API SD _ init ()初始化 Service Discovery 模块之后，所有配置的服务器服务实例都应该具有状态“ SD_SERVER_Service_down”，除非服务器服务实例将 SdServerService AutoAvailable 设置为 true，否则该状态应该设置为“ SD_SERVER_Service_AVAILABLE”；
注：
SdServerServiceAutoAvailable 设置为 true，只允许不引用 SdServiceGroup 的服务器服务使用；
[SWS_Sd_00021] 通过调用 API SD_init ()初始化 Service Discovery 模块之后，所有配置的客户服务实例都应该具有状态“ SD _ CLIENT_Service_released”，除非客户服务实例将 SdClientSer-viceAutoRequired 设置为 true，否则该状态应该设置为“ SD _ CLIENT _ Service _ REQUESTED”；
注：
SdClientServiceAutoRequire 设置为 true，仅允许不引用 SdServiceGroup 的客户端服务使用；
[SWS_Sd_00440] 在通过调用 API SD _ init ()初始化 Service Discovery 模块之后，所有配置的事件组都应该具有状态“ "SD_CONSUMED_
EVENTGROUP_ RELEASED” ，除非 Consumed EVENTGROUP 将 “ SdConsumed EventGroupAutoRequired”设置为 true，否则在请求关联的客户端服务实例时，状态应该设置为“ "SD_CONSUMED_ EVENTGROUP_REQUESTED”；
[SWS_Sd_00402] Service Discovery 模块应该存储服务器和客户端服务实例引用的所有 IP 地址分配状态；
[SWS_Sd_00442] SD_CONSUMED_EVENTGROUP_REQUESTED在其客户服务实例仍在重新租借期间被 SD_CLIENT_SERVICE_RELEASED 调用(SD _ Client _ Service _ released)；
[SWS_Sd_00443] 如果一个 SdClientService 被设置为 SD_CLIENT_SERVICE_RELEASED (通过 Sd_ClientServiceSetState()或Sd_ServiceGroupStop()) ，而它的一个或多个事件组仍然被请求(SD_CONSUMED_EVENTGROUP_REQUESTED) ，则 Service Discovery 将以 SD_CONSUMED_EVENTGROUP_RELEASED 调用这些事件组相同的方式解释这个请求；

5.2.4 与Socket Adaptor的交互

[SWS_Sd_00024] Service Discovery 模块应该能够使用 SoAd_EnableRouting(), SoAd_Dis-ableRouting(), SoAd_EnableSpecificRouting(), 和SoAd_DisableSpecificRouting()为服务器和客户端服务实例启用/禁用 SoAd 模块中的路由组；
[SWS_Sd_00699] Service Discovery 模块应该能够使用 API SoAd _ ifspecificroutinggrouptransmission ()触发初始事件的发送；
[SWS_Sd_00026] Service Discovery 模块应该能够根据每个 Service Instance/Eventgroup 引用路由组，参考如下配置参数：
? SdClientServiceActivationRef (in SdConsumedMethods)
? SdConsumedEventGroupMulticastActivationRef
? SdConsumedEventGroupTcpActivationRef
? SdConsumedEventGroupUdpActivationRef
? SdServerServiceActivationRef (in SdProvidedMethods)
? SdEventActivationRef (in SdEventHandlerMulticast)
? SdEventActivationRef (in SdEventHandlerTcp)
? SdEventTriggeringRef (in SdEventHandlerTcp)
? SdEventActivationRef (in SdEventHandlerUdp)
? SdEventTriggeringRef (in SdEventHandlerUdp)
[SWS_Sd_00700] 服务发现模块应该能够引用每个服务实例/事件组的 Socket 连接和 Socket 连接组，参见以下配置参数：
? SdClientServiceTcpRef (Service Instance and Eventgroups)
? SdClientServiceUdpRef (Service Instance and Eventgroups)
? SdConsumedEventGroupMulticastGroupRef (Eventgroup)
? SdServerServiceTcpRef (Service Instance and Eventgroups)
? SdServerServiceUdpRef (Service Instance and Eventgroups)
? SdMulticastEventSoConRef in SdEventHandlerMulticast (Eventgroup)
[SWS_Sd_00029] Service Discovery 模块只有在分配了 IP 地址的情况下才会调用 SoAd_IfTransmit() ，即: Sd_LocalIpAddrAssignmentChg() 已被TCPIP_IPADDR_STATE_ASSIGNED()调用；
[SWS_Sd_00709] 如果 SoAd_IfTransmit()返回E_NOT_OK，则应该被忽略；
[SWS_Sd_00481] 每个通配符套接字连接应该使用SoAd_ReleaseRemoteAddr()接口，如果满足如下条件：
? 套接字连接的远程地址已由 SD 设置；
? 客户端服务不再使用套接字连接。即，没有收到提供服务、收到停止提供服务或 TTL 已经过期；
? 套接字连接不再由 Eventhandler 使用。即，客户端已经取消了使用这个套接字连接的所有 Eventgroups。如果路由被禁用，套接字连接不应该被重置，因为 SdEventHan-dlerMulticastThreshold 已经到达；
注：
这个要求不适用于用于服务发现的套接字连接

5.2.5 Subscribe Eventgroup 重试机制

Subscribe Eventgroup 重试机制是 ClientServices 的一个可选特性。如果 SOME/IPSD 消息丢失(例如 SubscribeEventGroupAck) ，并且周期提供之间的间隔过大，则可以使用这种方法加快恢复速度; 如果在两个周期提供之间的某个位置请求 Eventgroup，则可以使用这种方法加快订阅速度。Subscribe Eventgroup 重试机制的计时行为可以按照 ClientService 配置，并且必须匹配相应服务器服务的计时行为(参见 TPS SysT constr _ 5095)。对于其 TLL (SdServerTimerTTL)设置为 0xffffff 且其主阶段循环提供之间的间隔 (SdServerTimerOfferCyclicDelay) 设置为0的服务器服务，可以将Subscribe Eventgroup 重试设置为 0xff (参见 TPS SysT constr _ 5096)。这将意味着在 EventGroup 设置为 SD _ consumed _ EventGroup _ requested 且未接收SubscribeEventGroup Ack 时重试对 EventGroup 的订阅。
[SWS_Sd_00735] 订阅 Eventgroup 重试处理只能针对服务器服务的Eventgroups 进行处理，其中
? SdSubscribeEventgroupRetryMax大于0；
? SdSubscribeEventgroupRetryEnable等于TRUE；
[SWS_Sd_00736] 如果SdSubscribeEventgroupRetryEnable 设置为 TRUE，SdSubscribeEventgroupRetryMax 设置为大于 0 的值，每次 Consumed Eventgroup 转移到 SD_CONSUMED_EVENTGROUP_REQUESTED 状态时，应执行以下操作：
? 如果计时器尚未运行，对应的客户服务订阅重试延迟计时器应该启动并设置为SdSubscribeEventgroupRetryDelay；
? Eventgroup 订阅重试计数器的值初始化为 1；
[SWS_Sd_00737] 如果客户端服务订阅重试延迟计时器已经过期，并且已配置的Eventgroup 的订阅重试次数(SdSubscribeEventgroupRetryMax)没有超过，则通过发送 StopSubscribeEventgroup/SubscribeEventgroup 的组合来重新触发 Eventgroup 的订阅，并且重试计数器应该递增。如果订阅的重试次数(SdSubscribe EventgroupRetryMax)超过，ServiceDiscovery 模块将引发运行时错误“ SD_E_COUNT_OF_RETRY_SUBSCRIPTION_EXCEEDED”；
[SWS_Sd_00738] 对请求的 Eventgroup 的订阅的重试应在以下条件下停止：
? 如果收到请求的 Eventgroup 的 SubscribeEventGroupAck 或 SubscribeEventGroupNack；
? 如果重试次数超过请求的 Eventgroup 的 SdEventgroupSubscribeRetryMax；
? 如果请求的 Eventgroup 被设置为SD_CONSUMED_EVENTGROUP_RELEASED；
[SWS_Sd_00739] 如果SdSubscribeEventgroupRetryEnable 设置为 TRUE，Sub-scribeEventgroupRetryMax 设置为 0xff，只要满足以下所有条件，订阅的重试将继续：
? 相应的 Eventgroup 被设置为 “SD_CONSUMED_EVENTGROUP_REQUESTED”；
? 没有接收到 subscribeeventgrouppack 或 SubscribeEventGroupAck；
[SWS_Sd_00740] 如果根据 SWS _ SD _ 00738 对客户服务的所有事件组完成了重试，则客户服务订阅重试延迟计时器应该是可以取消的；
? 当客户端在接收到下一个 offer 服务之前没有接收到初始事件时，它应该停止请求事件组，即触发 StopSubscribeEventgroup，并在接收到下一个 offer 服务时恢复请求事件组，即触发 SubscribeEventgroup；
? 此过程可以在应用程序级别上触发，并在丢失 Sub-scribeEventgroupAck 之后在功能上对应于 StopSubscribeEventgroup/SubscribeEventgroup 组合。这可能意味着通知SD-Module 接收每个字段的初始事件，或者其他适当的方法；
? 如果应用程序无法实现前面段落中描述的过程，则应将重试机制外包给 BswM，该规则通过在检测到已建立安全关联时触发StopSubscribeEventgroup/-SubscribeEventgroup SD 消息启动初始事件的重新发送，以至少提高基于安全关联的通信的健壮性；
? 由于安全关联的设置是异步的，因此BswM规则(BswMmoderequestsource/BswMTimer)应该延迟发送StopSubscribeEventgroup/SubscribeEventgroup的适当时间，允许两个对等点完成安全关联的设置；
? 如果 Subscribe Eventgroup Ack 条目在发送下一个 Subscribe 事件组条目之前没有到达(参见 PRS _ someipsd _ 00463) ，或者如果客户端在接收下一个 offer 服务之前没有收到初始事件，那么如果当前连接正在设置或已经设置，则不应重新建立安全关联连接；
? 对于使用安全关联传输的事件，客户端必须确保安全关联已经建立，并且在发送SubscribeEventgroup 条目之前已经准备好接收消息(参见[ SWS _ sd _ 00761])。另一方面，服务器必须确保安全关联已经建立，并且能够在发送 SubscribeEventgroupAck 条目之前发送消息；
[SWS_Sd_00759] 如果收到一个 SubscribeEventgroup 条目，该条目需要安全关联，若该安全关联尚未建立，则应使用 SubscribeEventgroupNack 条目回答该条目；

5.3 消息格式

SD消息格式如下所示：

[SWS_Sd_00037] 如果没有另外定义，则SD消息中的所有字段都应该按照网络字节顺序(即 Big Endian 字节顺序)；

5.3.1 Request ID

Request ID由Client ID和Session ID组成。虽然Client ID不用于 Service Discovery，但Session ID用于检测车辆中其他 Service Discovery
实例的重启或重新启动，以修复 Service Discovery 模块的本地状态；
[SWS_Sd_00034] Service Discovery 模块初始化后，本地 ECU 发送的消息的Session ID 应为 0x0001；
注：
这意味着发出的第一个 SD 消息的 Session ID 设置为0x0001。Service Discovery 模块必须处理每个通信伙伴的 Session ID。因此，发送到多播端点的第一个 SD 消息以及发送到任何单播端点的第一个 SD 消息的 Session ID 都应该设置为 0x0001；