URL 是业务代码与传输实现之间的契约面：其 scheme 决定**用哪条链路**，其余地址与参数由具体后端解释。统一通信原语使主要业务逻辑对后端透明，但 SOME/IP、MQTT、FDBUS 等专用协议仍要求各自合法的寻址参数。本章确立 URL 契约的结构模型、各后端选型判据、各后端接入要点、混合桥接与 URL 重映射；以何种**行为**投递（可靠性、历史深度、持久化等 QoS 维度）由支持该能力的后端配置承接，QoS 详见 QoS 配置。

🔗 4.1 URL 契约与概念模型

VLink 不自研传输协议，而在成熟后端之上提供一致的编程模型。一次通信由「通信模型 + URL + 核心方法」三要素确定，其中 URL 是业务代码与传输实现之间的唯一契约面：

<transport>://[<host>[:<port>]]/<path>[?<query>][#<fragment>]
|----------|  |--------------|  |-----|  |-------|  |--------|
   传输后端     主机与端口(可选)   路径     配置参数    传输提示

字段	语义	必填	示例
`transport`	传输后端标识，决定底层协议与运行时	是	`dds`、`shm`、`intra`、`zenoh`
`host`	主机名或地址，可带端口	否	`127.0.0.1:30490`、`vehicle`
`path`	主题路径，标识通信端点	是	`/chassis/speed`
`query`	配置参数，`&` 分隔	否	`domain=1&depth=10&qos=sensor`
`fragment`	传输提示，部分后端使用	否	`#queue`、`#1M`、`#tcp`

由此得到一项贯穿全框架的不变量：**统一通信 API 不随后端改变，后端及其地址由 URL 决定。** 对 intra、shm、DDS、Zenoh 等地址模型兼容的 topic 后端，通常只需改变 transport 前缀；SOME/IP、MQTT、FDBUS 等具有专用寻址模型的后端须改写完整 URL 及查询参数，但消息处理和通信原语调用代码仍可保持不变。

vlink::Publisher<Imu> pub("intra://sensor/imu");   // 进程内
vlink::Publisher<Imu> pub("shm://sensor/imu");     // 同机共享内存（支持 loan）
vlink::Publisher<Imu> pub("dds://sensor/imu");     // 跨机网络
vlink::Publisher<Imu> pub("zenoh://sensor/imu");   // 云边；跨 NAT 需可达 router/显式 endpoint

后端可用性由构建期决定：某后端依赖缺失或目标平台不支持时，对应模块不参与编译，运行期不可用。构建开关见快速开始。

🚀 4.2 快速开始

以同机共享内存后端 shm:// 的基础收发为例，发布端与订阅端共享同一路径，节点构造即可用；下列普通 float 发布仍有序列化/复制，显式零拷贝借贷见零拷贝：

#include <vlink/vlink.h>
 
vlink::Publisher<float> pub("shm://sensor/temperature");
vlink::Subscriber<float> sub("shm://sensor/temperature");
 
sub.listen([](const float& t) { VLOG_I("recv: ", t); });
pub.wait_for_subscribers(std::chrono::milliseconds(500));
pub.publish(25.6f);

对这类 topic 地址，将 scheme 换为 intra:// 或 dds:// 时通信 API 与业务处理可保持不变；仍须链接并部署目标后端，按需配置发现、QoS 与网络。shm:// 还要求运行共享内存守护进程并初始化运行时，见 §4.6.2。

🧭 4.3 后端选型

按部署拓扑与负载选择后端。优先采用稳定后端（intra、shm、dds、ddsc），Beta 后端用于特定平台或协议生态。由于 URL 契约的存在，下表选择可在开发、集成、量产阶段切换而不改业务代码；开发期可统一用 intra:// 完成端到端验证。

部署场景	推荐后端	状态
同进程模块间通信，要求最低延迟	`intra://`	稳定
同机跨进程大负载（相机帧、点云）	`shm://`	稳定
局域网跨机，DDS 生态	`dds://` / `ddsc://`	稳定
同机跨进程共享内存、需要 loan 且进程自治（无守护进程）	`shm2://`	Beta
云边协同、物联网；经可达 router/显式 endpoint 跨 NAT	`zenoh://`	Beta
车载以太网、AUTOSAR 服务化	`someip://`	Beta
带宽受限的物联网消息分发	`mqtt://`	Beta
同机标准 IPC，类 D-Bus	`fdbus://`	Beta

📊 4.4 后端能力概览

全部后端均支持六种节点类型（Publisher/Subscriber、Server/Client、Setter/Getter），三种通信模型可自由混用。后端差异集中在通信范围、零拷贝能力、依赖与成熟度：

后端	通信范围	零拷贝	依赖	状态
`intra://`	进程内	是	无	稳定
`shm://`	同机跨进程	是	iceoryx + RouDi	稳定
`dds://`	跨机 / 局域网	否	Fast-DDS	稳定
`ddsc://`	跨机 / 局域网	否	CycloneDDS	稳定
`shm2://`	同机跨进程	是	iceoryx2-c	Beta
`ddsr://`	跨机 / 局域网	否	RTI Connext DDS	Beta
`zenoh://`	跨机 / 云边	条件支持	zenoh-c / zenoh-pico	Beta
`someip://`	车载以太网	否	vsomeip	Beta
`mqtt://`	跨机 / 物联网	否	Paho MQTT C	Beta
`fdbus://`	同机	否	fdbus	Beta

能力边界条件：

**QoS**：dds/ddsc/ddsr 支持完整 DDS QoS；shm/shm2/zenoh/mqtt 支持部分配置；intra/fdbus 不涉及。作用域与生效模型见 QoS 配置。
**消息级加密**：intra 不支持；shm、各 DDS、zenoh 等支持，但 dds:// 配合 CDR 原生类型时不经 VLink 加密管道。详见安全加密。
**零拷贝**：shm/shm2 支持 transport loan；只有业务直接写入借出缓冲且后续路径不再复制时才形成发布端端到端零拷贝。zenoh 仅在启用 SHM 时提供借用。详见零拷贝。

⚙️ 4.5 通用配置：高频查询参数

下列四个参数覆盖多数配置需求，在支持它们的后端上语义一致；后端特有参数见各小节：

参数	语义	示例
`?domain=`	域 ID，不同域互相隔离、不可见	`?domain=1`
`?depth=`	历史 / 队列深度	`?depth=10`
`?qos=`	引用命名 QoS Profile	`?qos=sensor`
`?event=`	次级事件过滤名，同一地址下再分流（DDS 系列不支持，改以独立 Topic 区分）	`?event=notify`

并非每个后端都支持上述全部参数：?event= 见于 intra/shm/shm2/zenoh/mqtt/fdbus，DDS 系列无此字段；?qos= 仅 DDS 系列与 zenoh 支持（mqtt 的 ?qos= 是 MQTT 自身的 0/1/2 级别，含义不同，见 §4.6.7）。各后端实际接受的参数见对应小节。

两种等价的构造方式：URL 字符串，或参数与查询项一一对应的 XxxConf 对象（参数较多或需复用时更清晰）：

vlink::DdsConf conf("vehicle/speed", /*domain=*/1, /*depth=*/10);

vlink::Publisher<float> pub(conf); // 等价于 "dds://vehicle/speed?domain=1&depth=10"

?qos= 的常用方式是引用预置 Profile（如 ?qos=sensor）；自定义 QoS 经 XxxConf::register_qos("name", qos) 注册后再在 URL 引用。Profile 选型与子策略语义见 QoS 配置。

发布前可阻塞等待订阅者就绪，避免连接类后端（DDS/MQTT）的首条消息丢失；Client 侧对应 wait_for_connected(timeout) / is_connected()：

vlink::Publisher<float> pub("dds://sensor/temperature");
 
if (pub.wait_for_subscribers(std::chrono::milliseconds(500))) {
    pub.publish(25.6f);
}
 
if (pub.has_subscribers()) {  // 非阻塞查询
    pub.publish(26.0f);
}

🔌 4.6 各后端接入要点

🧵 4.6.1 intra:// — 进程内通信

同一进程内各模块间通信，无内核通信与外部依赖。shared_ptr<IntraDataType> 走共享对象直传；普通消息仍序列化为 Bytes 并在订阅端反序列化。默认 #queue 由 intra pipeline 异步派发，#direct 才在调用线程内同步执行回调。

intra://<address>[?event=<name>&pipeline=<N>][#queue|#direct]

参数	位置	语义
`address`	`<host>/<path>`	主题地址，必填
`event`	`?event=`	次级事件过滤名
`pipeline`	`?pipeline=`	队列模式下的工作线程标识，`0` 选默认线程
投递模式	`#queue` / `#direct`	默认 `queue`；`direct` 在发布线程内直接回调

#include <vlink/vlink.h>
 
vlink::Publisher<int> pub("intra://sensor/value");
vlink::Subscriber<int> sub("intra://sensor/value");
sub.listen([](const int& v) { VLOG_I("recv: ", v); });
pub.publish(42);

边界条件：#direct 模式下回调在 publish() 的调用线程内执行，需避免在回调中重入或持锁等待；仅限同进程，跨进程无效。

🗄️ 4.6.2 shm:// — 共享内存零拷贝

同机跨进程的零拷贝 IPC，适用于相机帧、点云等高频大负载传输。受底层限制，地址与事件字符串不超过 80 字符。

shm://<address>[?event=<name>&domain=<N>&depth=<N>&history=<N>&wait=<ms>]

参数	位置	语义
`address`	`<host>/<path>`	服务 / 主题名，必填，≤80 字符
`event`	`?event=`	次级事件名，≤80 字符
`domain`	`?domain=`	域 ID，默认 0
`depth`	`?depth=`	队列容量覆写，默认 0（用 Iceoryx 默认值）
`history`	`?history=`	历史重放计数，默认 0；字段节点默认 1
`wait`	`?wait=<ms>`	阻塞等待超时，`>0` 启用，仅 Pub/Sub 有效

依赖 Iceoryx RouDi 守护进程，所有 shm:// 业务进程须在其后启动。可外部预先启动 iox-roudi，或用 VLink 内置代理一体化拉起（提供 -c 配置路径即内嵌 RouDi，兼远程监控）：

vlink-proxy -c /etc/vlink/iox.toml # -c <PATH> 拉起内嵌 RouDi（兼远程监控）

vlink-proxy -c /etc/vlink/iox.toml -l 3 # -l 选内存策略（1 低 / 2 中(默认) / 3 高），点云等重载用 3

内置代理仅同机一个实例；完整参数与服务发现/监控见可观测性 §12.12。

业务进程在创建节点前须完成运行时初始化，进程退出前清理；注册名在连接同一 RouDi 的所有进程间应保持唯一：

#include <vlink/vlink.h>
#include <vlink/modules/shm_conf.h>
 
int main() {
    vlink::ShmConf::init_runtime("my_process");
 
    vlink::Publisher<float> pub("shm://sensor/temperature");
    pub.wait_for_subscribers();
    pub.publish(25.6f);
 
    vlink::ShmConf::deinit_runtime();
    return 0;
}

边界条件：wait>0 阻塞模式仅对 Publisher/Subscriber 有效，用于 RPC 或字段节点会导致构造失败。ShmConf 另提供 init_roudi()（单进程内嵌 RouDi）、auto_init_roudi()（自动择优）、has_roudi_running() 等运行时入口；零拷贝容器见零拷贝。

🆕 4.6.3 shm2:// — Iceoryx2 共享内存（Beta）

Iceoryx2 为下一代实现，进程自治管理共享内存，无需独立守护进程。每条消息的内存分配大小由 URL 片段 #<size> 预先确定，默认 128 字节，上限 32 MiB。

shm2://<address>[?event=<name>&domain=<N>&depth=<N>&history=<N>&wait=<ms>][#<size>]

参数与 shm:// 同义（depth 为槽池容量、history 为历史重放计数，字段节点默认 1）；address 与 event 同样受 80 字符限制。size 支持 B/K/M/G 后缀（不区分大小写），取值范围 (0, 32MiB]，如 #1K、#1M、#8M。

#include <vlink/vlink.h>
 
vlink::Publisher<vlink::Bytes> pub("shm2://lidar/pointcloud#4M");
auto buf = vlink::Bytes::create(4 * 1024 * 1024);
pub.publish(buf);
 
vlink::Subscriber<vlink::Bytes> sub("shm2://lidar/pointcloud#4M");
sub.listen([](const vlink::Bytes& data) {
    process_pointcloud(data.data(), data.size());
});

边界条件：shm2:// 与 shm:// 互不兼容，两者节点无法互通；消息大小须在 URL 片段中预先声明。

🛰️ 4.6.4 DDS 系列：dds:// / ddsc:// / ddsr://

三者共享同一套 DDS API，仅底层运行时与前缀不同，业务代码不变。均面向局域网多播发现，不提供 NAT 穿透：

前缀	底层运行时	定位
`dds://`	eProsima Fast-DDS	默认主力跨机后端，支持扩展 QoS 与原生类型（`ddsf://` 是 `dds://` 的等价别名）
`ddsc://`	Eclipse CycloneDDS	Apache 协议开源生态
`ddsr://`	RTI Connext DDS	商业 DDS，需 RTI 许可证（Beta）

以 dds:// 为例，其余替换前缀即可：

dds://<topic>[?domain=<N>&depth=<N>&qos=<name>]

参数	位置	语义
`topic`	`<host>/<path>`	DDS Topic 名，必填
`domain`	`?domain=`	Domain ID，默认读环境变量 `VLINK_DDS_DOMAIN`，未设为 0
`depth`	`?depth=`	History 深度覆写，默认 0（沿用 QoS 选定深度）
`qos`	`?qos=`	命名 QoS Profile，与扩展 QoS 互斥

#include <vlink/vlink.h>
 
vlink::Publisher<std::string> pub("dds://system/log?qos=event");
pub.publish("System started");
 
vlink::Subscriber<std::string> sub("dds://system/log?qos=event");
sub.listen([](const std::string& msg) { VLOG_I("recv: ", msg); });

边界条件：URL 中显式 domain= 优先于环境变量；不同 Domain 的节点互不发现。方法模型的响应 Topic 自动派生（在 Topic 名后追加 ___resp 后缀），无需手动注册。dds://、ddsr:// 另支持 ?part=/?topic=/?pub=/?sub=/?writer=/?reader= 形式的逐实体扩展 QoS（即 DdsConf 的 qos_ext 构造重载，与 ?qos= 互斥）；CDR 原生类型注册的模板入口 register_topic<T>() / register_url<T>() 仅 dds:// 提供；XML Profile 加载 load_global_qos_file() 与发现快照 get_discovered_topics() 仅由 dds:// 提供；ddsc:// 最精简，仅支持命名 Profile（?qos=），无 qos_ext、无 XML 加载、无发现接口。QoS 设置入口见 QoS 配置，环境变量见集成。

🌐 4.6.5 zenoh:// — Zenoh 协议（Beta）

面向云-边-端统一数据管理的协议，支持 P2P 与经 zenohd 路由两种部署，适用于跨多网络域（WiFi/5G/以太网）的物联网与云边协同。

zenoh://<address>[?event=<name>&domain=<N>&qos=<name>&depth=<N>&shm=<bool>][#<hint>]

参数	位置	语义
`address`	`<host>/<path>`	VLink 基础 Key Expression，支持通配符如 `vehicle/*`
`event`	`?event=`	事件标识；与 `domain` 一起进入内部派生 Key Expression
`domain`	`?domain=`	会话 / 域标识
`qos`	`?qos=`	命名 QoS Profile；只消费 Zenoh 可映射子集
`depth`	`?depth=`	zenoh-c 链路 TX 队列深度，正值限制到 1–16；0 沿用 profile；pico 无对应配置
`shm`	`?shm=`	启用共享内存借用，`1`/`true` 开启，需带 unstable SHM 的 zenoh-c
`fragment`	`#<hint>`	传输提示，如 `tcp` / `udp` / `unix` / `tcp/host:port`

#include <vlink/vlink.h>
 
vlink::Publisher<std::string> pub("zenoh://vehicle/123/telemetry?qos=event");
pub.publish("{\"speed\": 80.5}");
 
vlink::Subscriber<std::string> sub("zenoh://vehicle/123/telemetry?qos=event");
sub.listen([](const std::string& data) { VLOG_I("recv: ", data); });

边界条件：VLink 会把 address、domain、event 编码到带 @vlink/v1 版本段的内部 Key Expression，并在 attachment 中携带 VLink header；因此原生 Zenoh 应用不能只向原始 address 发布便直接互通。该后端覆盖六种 VLink 通信原语所需的 publish/subscribe、query/queryable、liveliness 与 matching，不把 Zenoh 的通用 storage、delete、scouting 或 admin-space 另行暴露为 VLink API。P2P/zenohd 部署与配置优先级见集成，QoS 精确映射见 QoS 配置。?shm=1 借用语义见零拷贝；SHM 另有 ?shm_mode=<lazy|init>、?shm_size=、?shm_threshold=、?shm_loan_threshold=、?shm_blocking= 等细调键。

嵌入式可选择 zenoh-pico。构建时须启用以下特性：

multi-thread、publication、subscription；
query、queryable；
local subscriber、local queryable；
liveliness、interest、matching。

两个 local 特性用于维持 VLink 复用 session 时的同进程语义。P2P 模式下的远端匹配检测由 liveliness 补齐，不要求开启 multicast declarations。

pico 路径不支持 Zenoh SHM、JSON5 配置文件和 unstable locality 过滤。TLS 仅在 zenoh-pico 以 Z_FEATURE_LINK_TLS=1 构建时生效。zenoh-c 的 SHM/locality 同样取决于对应编译特性。

🚗 4.6.6 someip:// — SOME/IP 车载以太网（Beta）

AUTOSAR 标准车载以太网协议，用于 ECU 间通信与 V2X。端点以数字 ID 体系标识（Service ID / Instance ID / Method、Event ID），而非字符串 Topic：

# 方法：someip://<service>/<instance>?method=<id>
# 事件：someip://<service>/<instance>?groups=<g1|g2>&event=<id>
# 字段：someip://<service>/<instance>?groups=<g1|g2>&event=<id>&field=1

参数	位置	语义
`service`	`<host>`	Service ID，16 位非零，十进制或 `0x`
`instance`	`<path>`	Instance ID，16 位非零
`method`	`?method=`	Method ID，仅 Server/Client
`groups`	`?groups=g1\\|g2`	Event Group 集合，`\\|` 分隔
`event`	`?event=`	Event ID
`field`	`?field=1`	字段模式（Setter/Getter）

#include <vlink/vlink.h>
 
vlink::Publisher<float> pub("someip://0x1234/0x5678?groups=0x1&event=0x10");
pub.publish(80.5f);
 
vlink::Subscriber<float> sub("someip://0x1234/0x5678?groups=0x1&event=0x10");
sub.listen([](const float& v) { VLOG_I("recv: ", v); });

边界条件：依赖 vsomeip JSON 配置文件，路径由环境变量 VSOMEIP_CONFIGURATION 指定；事件与字段节点须同时设 groups 与 event，字段还需 field=1；vsomeip 可能要求网络权限（root 或 CAP_NET_RAW）。建议进程启动时调用 SomeipConf::load_global_config_file() 预加载配置。

📦 4.6.7 mqtt:// / fdbus://（Beta）

mqtt:// — 面向物联网的轻量发布/订阅，适用于带宽受限、网络不稳定场景，依赖外部 MQTT Broker（Mosquitto、EMQX 等）。?event= 设置次级事件名；?domain= 设置隔离域，默认读取 VLINK_MQTT_DOMAIN（未设置时为 0）；?qos= 为 MQTT 自身的 0/1/2 级别，默认读取 VLINK_MQTT_QOS（未设置时为 1）；#tcp://ip:1883 可覆盖 Broker 地址。

vlink::Publisher<std::string> pub("mqtt://sensor/data");
pub.publish("{\"temp\": 25.6}");
 
vlink::Subscriber<std::string> sub("mqtt://sensor/data");
sub.listen([](const std::string& msg) { VLOG_I("recv: ", msg); });

fdbus:// — 面向 Android/Linux 的轻量 IPC，语义类 D-Bus。?event= 设置次级事件名；#svc（经名称服务发现，默认）或 #ipc（直接 P2P）选择模式；svc 模式需系统中运行 fdbus 名称服务进程 name_server。

vlink::Publisher<std::string> pub("fdbus://my_service");
pub.publish("hello from fdbus");
 
vlink::Subscriber<std::string> sub("fdbus://my_service");
sub.listen([](const std::string& msg) { VLOG_I("recv: ", msg); });

🔀 4.7 后端混合、桥接与重映射

🧩 4.7.1 混合与桥接

URL 契约不限制单进程内同时使用多个后端。两种典型组合：

**进程内加速 + 跨机分发**：本地以 intra:// 做低开销分发，同时以 dds:// 发往远端；只有 shared_ptr<IntraDataType> 专用路径直接共享对象，普通消息仍经 Bytes 编解码。

vlink::Publisher<SensorData> intra_pub("intra://sensor/raw");
vlink::Publisher<SensorData> dds_pub("dds://sensor/raw");
 
SensorData data = read_sensor();
intra_pub.publish(data);
dds_pub.publish(data);

**协议桥接**：订阅一个后端、转发至另一后端，打通不同网络段（如将同机共享内存相机帧转发到远端 DDS）。

vlink::Subscriber<vlink::Bytes> shm_sub("shm://camera/frame");
vlink::Publisher<vlink::Bytes>  dds_pub("dds://remote/camera/frame");
 
shm_sub.listen([&dds_pub](const vlink::Bytes& frame) {
    dds_pub.publish(frame);
});

🔧 4.7.2 全局初始化

多数后端无需手动初始化：节点构造即可用，析构自动清理。少数后端在创建节点前需一次全局初始化：

后端	初始化	清理
`intra://`	无需	无需
`shm://`	`ShmConf::init_runtime("name")`（守护进程须先运行）	`ShmConf::deinit_runtime()`
`shm2://`	无需（进程自治）	无需
`dds://`	可选 `DdsConf::register_qos()` / `load_global_qos_file()`	节点析构自动
`ddsc://`	可选 `DdscConf::register_qos()`	节点析构自动
`zenoh://`	可选 `ZenohConf::register_qos()`	节点析构自动
`someip://`	推荐 `SomeipConf::load_global_config_file()`	节点析构自动
`mqtt://`	无需（依赖外部 Broker）	节点析构自动
`fdbus://`	无需（依赖系统级名称服务）	节点析构自动

进程启动时可调用 vlink::Url::global_init(...) 预初始化指定的已链接后端；它不控制传输插件发现。VLINK_URL_PLUGINS 的完整值选择一种互斥模式：等于 auto（大小写不敏感）时，允许未链接的已知后端在对应 URL 首次使用时按固定名称 vlink-<module> 加载；为空或等于 none（大小写不敏感）时关闭插件加载；其他非空值仍按逗号或空格分隔的显式预加载列表解析，并在首次 URL 初始化时加载其中列出的已知模块。auto / none 必须是完整值，不能与模块列表混写。该设置在进程级插件管理器首次初始化时读取一次，此后修改无效。已链接后端始终优先，未知 transport / 自定义 URL scheme 不会通过该机制加载；插件机制只适用于共享模块，不会加载静态归档（Unix .a / Windows 静态 .lib），共享库搜索路径可用 VLINK_PLUGIN_DIR 配置。分包安装时，运行时组件已包含这些可加载名称，无需开发组件。

# 显式预加载固定列表
export VLINK_URL_PLUGINS="zenoh,ddsc"
 
# 或改用按需加载模式（不能与上面的列表同时生效）
# export VLINK_URL_PLUGINS=auto
 
# 或显式关闭插件加载
# export VLINK_URL_PLUGINS=none

🔁 4.7.3 URL 重映射

环境变量 VLINK_URL_REMAP 指向一个 JSON 文件，可在不改代码的前提下把指定 URL 映射到完整目标 URL。键可为源 URL 或其子串，仅用于选择规则；命中后返回完整的 value，并不会在原 URL 中执行字符串替换。规则按声明顺序匹配，首个命中生效，因此若要切换多个 topic，须为每个 topic 配置完整目标 URL。

{
    "dds://sensor/imu": "shm://sensor/imu",
    "intra://camera/front": "zenoh://camera/front"
}

export VLINK_URL_REMAP="/etc/vlink/remap.json"

亦可在代码中使用 UrlRemap：

#include <vlink/extension/url_remap.h>
 
vlink::UrlRemap remap;
remap.load("/etc/vlink/remap.json");
const std::string& actual = remap.convert("dds://sensor/imu");  // -> "shm://sensor/imu"

边界条件：VLINK_URL_REMAP 的值是文件路径而非映射规则本身；VLink 首次创建 Url 时自动加载并对后续 URL 转换。详见集成。

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