【ROS2】高级:使用 Fast DDS 发现服务器作为发现协议 [社区贡献]

最新推荐文章于 2025-04-20 12:41:47 发布

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#服务器 #运维

目标：本教程将展示如何使用 Fast DDS Discovery Server 发现协议启动 ROS 2 节点。

教程级别：高级

时间：20 分钟

背景
快速 DDS 发现服务器 v2
先决条件
运行此教程
- 设置发现服务器
- 启动监听节点
- 启动对话节点
- 展示发现服务器执行
- 可视化工具 rqt_graph
高级用例
- 服务器冗余
- 备份服务器
- 发现分区
ROS 2 内省
- 守护进程的相关工具
- 没有虚拟光驱工具
比较 Fast DDS 发现服务器与简单发现协议

背景

从 ROS 2 Eloquent Elusor 开始，Fast DDS Discovery Server 协议是一项提供集中动态发现机制的功能，而不是 DDS 默认使用的分布式机制。本教程解释了如何使用 Fast DDS Discovery Server 功能作为发现通信来运行一些 ROS 2 示例。

为了获取有关可用发现配置的更多信息，请查看以下文档 https://fast-dds.docs.eprosima.com/en/v2.1.0/fastdds/discovery/discovery.html 或阅读 Fast DDS 发现服务器特定文档。https://fast-dds.docs.eprosima.com/en/v2.1.0/fastdds/discovery/discovery_server.html#discovery-server

简单发现协议 https://fast-dds.docs.eprosima.com/en/v2.1.0/fastdds/discovery/simple.html 是 DDS 标准 https://www.omg.org/omg-dds-portal/ 中定义的标准协议。然而，它在某些场景中存在已知的缺点。

它不能有效扩展，因为随着新节点的添加，交换的数据包数量显著增加。
它需要多播功能，但在某些情况下可能无法可靠地工作，例如 WiFi。

Fast DDS 发现服务器提供了一种客户端-服务器架构，允许节点使用中间服务器相互连接。每个节点都充当发现客户端，与一个或多个发现服务器共享其信息，并从中接收发现信息。这减少了与发现相关的网络流量，并且不需要多播功能。

这些发现服务器可以是独立的、重复的或相互连接的，以便在网络上创建冗余并避免单点故障。

快速 DDS 发现服务器 v2

最新的 ROS 2 Foxy Fitzroy 版本（2020 年 12 月）包含了一个新版本，即 Fast DDS 发现服务器的第 2 版。该版本包括一个新的过滤功能，可以进一步减少发送的发现消息数量。该版本使用不同节点的主题来决定两个节点是否希望通信，或者它们是否可以不匹配（即不相互发现）。下图显示了发现消息的减少情况：

这种架构大大减少了服务器和客户端之间发送的消息数量。在下图中，显示了在 RMF 诊所演示 https://github.com/open-rmf/rmf_demos#Clinic-World 的发现阶段网络流量的减少情况：

要使用此功能，可以使用参与者的 XML 配置 https://fast-dds.docs.eprosima.com/en/v2.1.0/fastdds/discovery/discovery_server.html#discovery-server 来配置发现服务器。也可以使用 fastdds 工具 https://fast-dds.docs.eprosima.com/en/v2.1.0/fastddscli/cli/cli.html#discovery 和环境变量 https://fast-dds.docs.eprosima.com/en/v2.1.0/fastdds/env_vars/env_vars.html 来配置发现服务器，这是本教程中使用的方法。有关发现服务器配置的更详细说明，请访问 Fast DDS 发现服务器文档。

先决条件

本教程假设您安装 https://docs.ros.org/en/jazzy/Installation.html 了 ROS 2 Foxy（或更新版本）。如果您的安装使用的是低于 Foxy 的 ROS 2 版本，则无法使用 fastdds 工具。因此，为了使用发现服务器，您可以更新您的存储库以使用不同的 Fast DDS 版本，或者使用 Fast DDS XML QoS 配置 https://fast-dds.docs.eprosima.com/en/v2.1.0/fastdds/discovery/discovery_server.html#discovery-server 来配置发现服务器。

运行本教程

talker-listener ROS 2 演示创建一个 talker 节点，该节点每秒发布一次“hello world”消息，并创建一个 listener 节点，该节点监听这些消息。

通过获取 ROS 2 https://docs.ros.org/en/jazzy/Tutorials/Beginner-CLI-Tools/Configuring-ROS2-Environment.html ，您将可以访问 CLI 工具 fastdds 。该工具可以访问发现工具 https://fast-dds.docs.eprosima.com/en/v2.14.3/fastddscli/cli/cli.html ，可用于启动发现服务器。此服务器将管理连接到它的节点的发现过程。

重要

请勿忘记在每个新打开的终端中源 ROS 2。

设置发现服务器

首先启动一个 ID 为 0 的发现服务器，端口为 11811（默认端口），并监听所有可用接口。

打开一个新的终端并运行：

cxy@ubuntu2404-cxy:~$ fastdds discovery --server-id 0
### Server is running ###
  Participant Type:   SERVER
  Security:           NO
  Server ID:          0
  Server GUID prefix: 44.53.00.5f.45.50.52.4f.53.49.4d.41
  Server Addresses:   UDPv4:[0.0.0.0]:11811