ROS2/DDS/QoS/主题的记录_rosiros2、dds等

概述

ROS 2 提供了丰富多样的服务质量 (QoS) 策略，允许您调整节点之间的通信。使用正确的服务质量策略集，ROS 2 可以像 TCP 一样可靠，也可以像 UDP 一样尽最大努力，在这两者之间有很多很多可能的状态。与主要仅支持 TCP 的 ROS 1 不同，ROS 2 受益于底层 DDS​​ 传输的灵活性，在有损无线网络的环境中，“尽力而为”策略更合适，或者在具有正确质量的实时计算系统中需要服务配置文件才能满足最后期限。

一组 QoS “策略”组合起来形成一个 QoS “配置文件”。鉴于为给定场景选择正确 QoS 策略的复杂性，ROS 2 为常见用例（例如传感器数据）提供了一组预定义的 QoS 配置文件。同时，开发人员可以灵活地控制 QoS 配置文件的特定策略。

可以为发布者、订阅者、服务服务器和客户端指定 QoS 配置文件。QoS 配置文件可以独立应用于上述实体的每个实例，但如果使用不同的配置文件，它们可能会不兼容，从而阻止消息的传递。

服务质量策略

基本 QoS 配置文件当前包括以下策略的设置：

• 历史

  • 保持最后：仅存储最多 N 个样本，可通过队列深度选项进行配置。

  • Keep all：存储所有样本，受底层中间件配置的资源限制。

• 深度

  • 队列大小：仅当“历史”策略设置为“保持最后”时才使用。

• 可靠性

  • 尽力而为：尝试提供样本，但如果网络不健壮，可能会丢失它们。

  • 可靠：保证样品送达，可多次重试。

• 耐用性

  • Transient local：发布者负责为“后期加入”订阅保存样本。

  • Volatile：不尝试保留样本。

• 最后期限

  • 持续时间：后续消息发布到主题之间的预期最长时间

• 寿命

  • Duration：消息发布和接收之间的最长时间，而消息不被视为陈旧或过期（过期消息被静默丢弃，实际上永远不会收到）。

• 活泼

  • 自动：当任何一个发布者发布消息时，系统将认为节点的所有发布者在另一个“租用期限”内都处于活动状态。

  • 按主题手动：如果系统手动断言它仍然活着（通过调用发布者 API），则系统将认为发布者在另一个“租约期限”内还活着。

• 租期

  • Duration：发布者在系统认为它失去活力之前必须表明它处于活动状态的最长时间（失去活力可能表示失败）。

对于每一个不是持续时间的策略，还有“系统默认”选项，它使用底层中间件的默认值。对于每个作为持续时间的策略，还存在一个“默认”选项，表示持续时间未指定，底层中间件通常会将其解释为无限长的持续时间。

QoS 配置文件

配置文件允许开发人员专注于他们的应用程序，而不必担心每一个可能的 QoS 设置。QoS 配置文件定义了一组策略，这些策略预计可以很好地用于特定用例。

当前定义的 QoS 配置文件是：

• 发布者和订阅的默认 QoS 设置

  为了使从 ROS 1 到 ROS 2 的转换更容易，执行类似的网络行为是可取的。默认情况下，ROS 2 中的发布者和订阅者具有“保持最后”的历史队列大小，队列大小为 10，可靠性为“可靠”，持久性为“易失”，活力为“系统默认”。最后期限、寿命和租约期限也都设置为“默认”。

• 服务

  与发布者和订阅者一样，服务也是可靠的。服务使用 volatile 持久性尤其重要，否则重新启动的服务服务器可能会收到过时的请求。虽然客户端不会收到多个响应，但服务器不会收到过时请求的副作用。

• 传感器数据

  对于传感器数据，在大多数情况下，及时接收读数比确保所有读数都到达更重要。也就是说，开发人员希望在捕获最新样本后立即获得最新样本，代价是可能会丢失一些样本。因此，传感器数据配置文件使用尽力而为的可靠性和较小的队列大小。

• 参数

  ROS 2 中的参数基于服务，因此具有类似的配置文件。不同之处在于参数使用了更大的队列深度，以便在例如参数客户端无法到达参数服务服务器时，请求不会丢失。

• 系统默认

  这对所有策略使用 RMW 实现的默认值。不同的 RMW 实现可能有不同的默认值。

• 设置发现服务器

• 首先启动一个 id 为 0、端口 11811（默认端口）的发现服务器并监听所有可用的接口。
• 打开一个新终端并运行：

• 启动侦听器节点

• 执行监听器演示，监听/chatter主题。
• 在新终端中，将环境变量设置ROS_DISCOVERY_SERVER为发现服务器的位置。（不要忘记在每个新终端中获取 ROS 2）
• 启动侦听器节点。使用该参数更改本教程的节点名称。--remap __node:=listener_discovery_server
• 这将创建一个 ROS 2 节点，它将自动为发现服务器创建一个客户端并连接到之前创建的服务器以执行发现，而不是使用多播。

• 启动谈话者节点

• 打开一个新终端并ROS_DISCOVERY_SERVER像以前一样设置环境变量，以便节点启动发现客户端。
• 您现在应该看到说话者发布“hello world”消息，而听众接收这些消息。

• 演示 Discovery Server 执行

• 到目前为止，没有证据表明这个例子和标准的说话者 - 听众例子的运行方式不同。为了清楚地证明这一点，请运行另一个未连接到发现服务器的节点。在新终端中运行一个新的监听器（默认监听/chatter主题）并检查它是否没有连接到已经运行的谈话者。
• 新的侦听器节点不应接收“hello world”消息。
• 为了最终验证一切是否正常运行，可以使用简单的发现协议（默认的 DDS 分布式发现机制）创建一个新的talker 进行发现。
• 现在您应该看到simple_listener节点接收来自 的“hello world”消息，simple_talker但没有接收来自 的其他消息talker_discovery_server。

• 可视化工具rqt_graph

• 该rqt_graph工具可用于验证此示例的节点和结构。请记住，为了rqt_graph与发现服务器协议一起使用（即查看listener_discovery_server和talker_discovery_server节点），ROS_DISCOVERY_SERVER必须在启动它之前设置环境变量。

• zhangrelay@LAPTOP-5REQ7K1L:~$ fastdds -h
  usage: fastdds <command> [<command-args>]
   
      Commands:
   
          discovery     Server-Client discovery auxiliary generator
   
          shm           Shared-memory commands
   
      fastdds <command> [-h] shows command usage
   
   
  positional arguments:
    command     Command to run
   
  options:
    -h, --help  show this help message and exit
  zhangrelay@LAPTOP-5REQ7K1L:~$ fastdds discovery -h
   
  eProsima Server-Client discovery auxiliary generator tool version 1.0.0
   
  Usage: fastdds discovery [optional parameters]
  General options:
    -h  --help       Produce help message.
   
    -i  --server-id  Unique server identifier. Specifies zero based server
                     position in ROS_DISCOVERY_SERVER environment variable.
   
    -l  --ip-address IPv4 address chosen to listen the clients. Defaults
                     to any (0.0.0.0). Instead of an address, a name can
                     be specified.
    -p  --port       UDP port chosen to listen the clients. Defaults to 11811
   
    -b  --backup     Creates a server with a backup file associated.
   
    -x  --xml-file   Gets config from XML file. If there is any argument in
                     common with the config of the XML, the XML argument will
                     be overriden. A XML file with several profiles will take
                     the profile with "is_default_profile="true"" unless
                     another profile using uri with "@" character is defined.
   
  Examples:
        1. Launch a default server with id 0 (first on ROS_DISCOVERY_SERVER)
           listening on all available interfaces on UDP port 11811. Only one
           server can use default values per machine.
   
        $ fastdds discovery -i 0
   
        2. Launch a default server with id 1 (second on ROS_DISCOVERY_SERVER)
           listening on localhost with UDP port 14520. Only localhost clients
           can reach the server using as ROS_DISCOVERY_SERVER=;127.0.0.1:14520
   
        $ fastdds discovery -i 1 -l 127.0.0.1 -p 14520
   
        3. Launch a default server with id 2 (third on ROS_DISCOVERY_SERVER)
           listening on Wi-Fi (192.168.36.34) and Ethernet (172.20.96.1) local
           interfaces with UDP ports 8783 and 51083 respectively
           (addresses and ports are made up for the example).
   
        $ fastdds discovery -i 2 -l 192.168.36.34 -p 8783 -l 172.20.96.1 -p
        51083
   
        4. Launch a default server with id 3 (fourth on ROS_DISCOVERY_SERVER)
           listening on 172.30.144.1 with UDP port 12345 and provided with a
           backup file. If the server crashes it will automatically restore its
           previous state when reenacted.
   
        $ fastdds discovery -i 3 -l 172.30.144.1 -p 12345 -b
   
        5. Launch a default server with id 0 (first on ROS_DISCOVERY_SERVER)
           listening on localhost with UDP port 14520. Only localhost clients
           can reach the server defining as ROS_DISCOVERY_SERVER=localhost:14520.
   
        $ fastdds discovery -i 0 -l localhost -p 14520
   
        6. Launch a server with id 0 (first on ROS_DISCOVERY_SERVER) reading
           default configuration from XML file.
   
        $ fastdds discovery -i 0 -x config.xml
   
        6. Launch a server with id 0 (first on ROS_DISCOVERY_SERVER) reading
           specific profile_name configuration from XML file.
   
        $ fastdds discovery -i 0 -x profile_name@config.xml
   
  zhangrelay@LAPTOP-5REQ7K1L:~$ fastdds discovery -i 1 -l 127.0.0.1 -p 14520