ROS2学习之旅（1）——初识ROS2

本系列用来记录ROS2的学习过程，有错误或者不合理的地方请大家指正。由于博主具有ROS1的学习经历，会添加一些与ROS1的一些对比，当然这对于ROS2本身的学习内容没有丝毫影响，欢迎大家积极与我在评论区交流。如果给您带来帮助，希望能给点个关注，以后还会陆续更新有关机器人的内容，点个关注不迷路~欢迎大家一起交流学习。

1.为什么选择ROS2?
2. ROS2 的架构
3.ROS2的内部架构
4.ROS2中的QoS

1.为什么选择ROS2?

由于ROS1基于TCP/IP通信机制，这就导致了ROS1不可避免的出现以下缺陷：

实时性差
嵌入式设备不友好
需要大带宽的稳定网络连接
多用于学术应用

2. ROS2 的架构

针对以上ROS1中存在的问题，ROS2对其进行改进以解决上述问题。

如图所示，ROS1需要一个Master来处理发布-订阅通信中间层，而ROS2采用基于RTSP（Real-Time Publish-Subscribe）协议的DDS作为中间层，DDS（Data-Distribution Service)数据分布式服务是一种用于实时和嵌入式系统发布-订阅式通信的工业标准，DDS不需要像ROS1借助master来完成两个节点的通信，这使得系统更加容错和灵活。DDS广泛应用在各种军用场景下，证明了DDS的可靠性。同时，ROS2可以部署在多种操作系统中。

多个⼚商提供多种DDS实现，⼀般来说DDS的底层通信机制基于UDP协议或者共享内存机制（当然也有⼚商提供基于TCP的DDS实现），⽽ROS2⽀持多种DDS实现，⽤⼾可以根据实际情况选择DDS中间层，⽬前来说ROS2 Foxy完整⽀持以下DDS中间层：

eProsima的Fast RTPS（当前ROS2版本默认的DDS实现）
RTI的Connext DDS
Eclipse Cyclone DDS

3.ROS2的内部架构

ROS2主要包括两个主要的内部接口：

RMW API（ROS middleware interface)
RCL API（ROS client library interface)

rmw API是ROS2软件栈和底层中间件的实现接口。用于ROS2的底层中间件是DDS或RTPS实现，负责发现、发布和订阅机制、服务的请求-应答机制和消息类型的序列化。

rcl API是一个稍高级的API，用于实现客户端库，不直接接触中间件实现，而是通过ROS中间件接口(rmw API)抽象来实现。

4.ROS2中的QoS

ROS2中引⼊了Quality of Service, QoS(服务质量)的策略⽤于配置节点间通信，进⽽提升了ROS2适应于不同应⽤场景的灵活性。ROS1只⽀持基于TCP的通信，通过配置QoS，ROS2可以表现出TCP的可靠性，也可以表现出UDP那样的⾼实时性。⽤⼾可以通过选择不同的QoS配置⽂件以实现不同的通信表现，QoS配置⽂件为策略的集合，ROS2提供了预设的QoS配置⽂件，如下所⽰：