Fast-DDS Benchmark 参考结果与验收目标
Fast-DDS 自带LatencyTest和ThroughputTest性能测试工具，位于test/performance/latency和test/performance/throughput。当前仓库中可以看到 SHM、UDP、TCP、reliable、best effort 等 profile，例如：
latency_interprocess_best_effort_shm_profile.xmllatency_interprocess_reliable_shm_profile.xmllatency_interprocess_best_effort_udp_profile.xmllatency_interprocess_reliable_udp_profile.xmlthroughput_interprocess_best_effort_shm_profile.xmlthroughput_interprocess_reliable_shm_profile.xmlthroughput_interprocess_best_effort_udp_profile.xmlthroughput_interprocess_reliable_udp_profile.xml
因此，设计上可以明确分成两类测试：
- 同机测试：两个进程在同一台机器上运行，启用 SHM transport、data sharing 和可选 zero-copy / loaned sample。
- 跨机器测试：publisher 和 subscriber 分别运行在两台机器上，关闭 shared memory，使用 UDP 或 TCP transport。
需要注意：Fast-DDS 官方 benchmark 文档中的数值是测试工具示例或官方 CI/benchmark 方法下的参考量级，不等同于项目目标硬件、目标内核、目标网络的最终结果。项目实时性验收必须在目标控制器上复测。
官方 LatencyTest 示例结果
Fast-DDSLatencyTest示例表给出的往返延迟结果如下，单位为微秒。该测试一次发送一个 sample，等待对端 echo 后统计 round-trip latency。
| Payload | Samples | Mean | Min | 50% | 90% | 99% | 99.99% | Max |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 B | 10000 | 1.279 | 1.106 | 1.263 | 1.358 | 2.509 | 6.932 | 7.261 |
| 1 KB | 10000 | 1.678 | 1.078 | 1.145 | 2.399 | 2.538 | 17.373 | 17.862 |
| 63 KB | 10000 | 5.641 | 4.574 | 4.744 | 7.574 | 12.189 | 31.385 | 45.567 |
| 1 MB | 10000 | 69.110 | 58.913 | 62.671 | 82.916 | 140.723 | 447.954 | 458.905 |
这些数据说明，在 Fast-DDS benchmark 的理想路径中，小数据包延迟可以达到数微秒级，大块 1 MB 数据的 99% 延迟也在百微秒量级。对于项目变量访问场景，普通标量变量和小结构体通常落在 16 B 到 1 KB 范围，理论上适合放入同机 SHM / data sharing 路径；大数组、波形、结构体快照应尽量使用 bounded plain type + loaned sample / zero-copy。
官方 ThroughputTest 示例结果
Fast-DDSThroughputTest示例表给出的 1 KB payload 吞吐结果如下：
| Payload | Demand | Recovery | Subscriber samples/s | Subscriber throughput | Lost samples |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 KB | 10000 | 5 ms | 401129 samples/s | 3286.052 Mb/s | 0 |
官方自动化 benchmark 文档中的吞吐汇总示例还展示了更高的数据通路能力，典型片段如下：
| Payload | Demand | Recovery | Subscriber samples/s | Subscriber throughput | Lost samples |
|---|---|---|---|---|---|
| 16 B | 30000 | 0 ms | 1825238 samples/s | 233.631 Mb/s | 0 |
| 128 B | 30000 | 0 ms | 1810586 samples/s | 1854.041 Mb/s | 0 |
| 1 KB | 50000 | 20 ms | 1706558 samples/s | 13980.126 Mb/s | 0 |
| 2 KB | 50000 | 0 ms | 1628671 samples/s | 26684.149 Mb/s | 0 |
| 4 KB | 1000 | 0 ms | 1420534 samples/s | 46548.068 Mb/s | 0 |
| 8 KB | 50000 | 20 ms | 992278 samples/s | 65029.970 Mb/s | 0 |
这些吞吐数字已经超过普通物理网卡能力，通常只能理解为同机内存路径、intra-process、SHM 或>同机 SHM 的预期实时性
基于上述 benchmark 量级，同机 shared memory / data sharing 路径可作为实时数据面的首选方案。
建议本项目验收目标如下：
| 场景 | Payload | QoS | 建议验收目标 |
|---|---|---|---|
| 标量变量帧 | 16 B 到 256 B | Best effort, keep last 1 | P99 延迟小于 10 us |
| 小型变量组 | 1 KB | Best effort, keep last 1 | P99 延迟小于 20 us |
| 中型结构体/数组 | 64 KB | Best effort 或 reliable | P99 延迟小于 100 us |
| 大块波形/快照 | 1 MB | Best effort 或 reliable + zero-copy | P99 延迟小于 500 us |
| 1 KB 高频吞吐 | 1 KB | Best effort | 大于 300k samples/s，0 丢包 |
如果运行在 PREEMPT_RT、CPU 绑定、内存锁定、DDS 预分配和 zero-copy 配置完整的目标控制器上，上述目标有机会达到；如果运行在普通 Linux 调度策略、系统负载较高或仍使用 Variant/string 动态分配，P99 和最大延迟会明显变差。
跨机器 UDP/TCP 的预期实时性
跨机器通信不能使用 SHM transport 或 data sharing，实际结果主要受物理链路、交换机、网卡驱动、中断绑定、MTU、QoS、组播策略和网络负载影响。Fast-DDS 可以用 UDP/TCP transport 统一数据模型和 QoS，但跨机器实时性不可能达到同机 SHM 的微秒级结果。
建议项目按目标网络给出验收目标：
| 网络 | Payload | Transport/QoS | 建议验收目标 |
|---|---|---|---|
| 千兆以太网直连或工业交换机 | 16 B 到 256 B | UDP best effort, keep last 1 | P99 延迟小于 1 ms |
| 千兆以太网直连或工业交换机 | 1 KB | UDP best effort, keep last 1 | P99 延迟小于 1 ms，吞吐大于 500 Mb/s |
| 千兆以太网直连或工业交换机 | 64 KB | UDP best effort 或 reliable | P99 延迟小于 5 ms |
| 千兆以太网，可靠命令 | 小命令帧 | UDP/TCP reliable | 请求响应 P99 小于 10 ms |
| 百兆以太网 | 1 KB | UDP best effort | 吞吐目标按链路上限降至 60 到 90 Mb/s |
跨机器场景下，高频实时变量建议只发布必要变量组，不发布全量点表；全量在线变量、历史数据、波形数据应单独 Topic、单独 QoS、单独限流，避免挤占控制数据。
项目推荐 benchmark 命令
编译 Fast-DDS 性能测试工具：
colcon build --cmake-args-DPERFORMANCE_TESTS=ON同机 SHM 延迟测试：
LatencyTest subscriber--domain10--reliability=besteffort--shared_memory=on--data_sharing=on--echo=true LatencyTest publisher--domain10--reliability=besteffort--shared_memory=on--data_sharing=on--samples=10000--file=payloads.csv同机 SHM + loaned sample 吞吐测试：
ThroughputTest subscriber--domain11--reliability=besteffort--shared_memory=on--data_sharing=on--data_loadThroughputTest publisher--domain11--reliability=besteffort--shared_memory=on--data_sharing=on--data_load--time=10--recovery_time=0--demand=10000--msg_size=1024跨机器 UDP 延迟测试：
# 机器 ALatencyTest subscriber--domain12--reliability=besteffort--shared_memory=off--echo=true# 机器 BLatencyTest publisher--domain12--reliability=besteffort--shared_memory=off--samples=10000--file=payloads.csv跨机器 UDP 吞吐测试：
# 机器 AThroughputTest subscriber--domain13--reliability=besteffort--shared_memory=off# 机器 BThroughputTest publisher--domain13--reliability=besteffort--shared_memory=off--time=10--recovery_time=0--demand=10000--msg_size=1024测试时至少记录以下信息：CPU 型号、核心数、是否 PREEMPT_RT、网卡型号、链路速率、是否直连、交换机型号、MTU、Fast-DDS 版本、QoS profile、payload、samples、mean、P50、P90、P99、P99.99、max、lost samples 和吞吐。