ROS系统移植到麒麟系统后如何进行优化？

将 ROS 系统移植到麒麟系统后，优化性能、稳定性和兼容性是确保机器人应用高效运行的关键。以下是分维度的优化策略：

一、系统级优化

1. 内核参数调整

优化网络、内存和文件系统参数：

kernel-optimization麒麟系统内核参数优化

/etc/sysctl.conf文件更改：

# 编辑 /etc/sysctl.conf
sudo tee -a /etc/sysctl.conf << 'EOF'
# 网络优化
net.core.rmem_max = 16777216      # 增大接收缓冲区
net.core.wmem_max = 16777216      # 增大发送缓冲区
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 87380 16777216
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 65536 16777216
net.ipv4.tcp_syncookies = 1       # 防止SYN洪水攻击
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1         # 重用TIME-WAIT连接

# 内存优化
vm.swappiness = 10                # 减少内存交换
vm.vfs_cache_pressure = 50        # 增加文件系统缓存优先级
EOF

# 应用配置
sudo sysctl -p
 

2. 实时性优化（如需硬实时性能）

麒麟系统若支持 PREEMPT_RT 补丁，可安装实时内核：

rt-kernel麒麟系统实时内核配置，写成脚本文件，执行如下：

 install_rt_kernel.sh：

# 检查麒麟系统是否支持RT内核
uname -r  # 查看当前内核版本

# 若支持，安装RT补丁（以麒麟V10为例）
sudo apt install linux-image-rt-amd64 linux-headers-rt-amd64

# 设置实时调度权限
sudo tee -a /etc/security/limits.conf << 'EOF'
@realtime   -   rtprio     99
@realtime   -   memlock    unlimited
@realtime   -   nice       -20
EOF

# 添加用户到实时组
sudo usermod -aG realtime $USER
 

二、ROS 通信优化

1. 网络拓扑优化

配置 ROS 节点间的通信模式：

ros-networkROS网络拓扑配置， 写成脚本，执行：

ros_network.sh：

# 设置静态IP（避免DHCP波动）
sudo tee -a /etc/netplan/01-netcfg.yaml << 'EOF'
network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: no
      addresses: [192.168.1.100/24]
      gateway4: 192.168.1.1
      nameservers:
        addresses: [8.8.8.8, 8.8.4.4]
EOF
sudo netplan apply

# 设置ROS_HOSTNAME和ROS_MASTER_URI
echo "export ROS_HOSTNAME=$(hostname)" >> ~/.bashrc
echo "export ROS_MASTER_URI=http://192.168.1.100:11311" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
 

2. 消息传输优化

使用压缩和序列化优化：

ros-compressionROS消息传输优化

生成 ros_compression.py：

import rospy
from sensor_msgs.msg import Image
from cv_bridge import CvBridge
import cv2

# 发布图像时启用压缩
def image_publisher():
    pub = rospy.Publisher('image_raw', Image, queue_size=10)
    rospy.init_node('image_publisher', anonymous=True)
    rate = rospy.Rate(30)  # 30Hz
    
    bridge = CvBridge()
    while not rospy.is_shutdown():
        # 读取图像
        cv_image = cv2.imread('sample.jpg')
        # 转换为ROS消息并启用压缩
        ros_image = bridge.cv2_to_imgmsg(cv_image, "bgr8")
        ros_image.header.stamp = rospy.Time.now()
        pub.publish(ros_image)
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        image_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass
 

三、编译与依赖优化

1. 源码编译优化

使用多核编译加速构建：

catkin-optimizationROS编译优化

生成 catkin_build.sh：

# 安装catkin_tools（若未安装）
sudo apt install python3-catkin-tools

# 使用多核编译（-j参数为CPU核心数+1）
cd ~/catkin_ws
catkin config --extend /opt/ros/noetic --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
catkin build -j$(nproc) -l$(nproc)
 

2. 依赖库优化

使用麒麟系统优化的本地库替代默认源：

local-repo麒麟系统本地软件源配置

生成 local_repo.sh：

# 添加麒麟系统官方源
sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/kylin.list << 'EOF'
deb [trusted=yes] http://archive.kylinos.cn/kylin/KYLIN-ALL/<版本号> main restricted universe multiverse
EOF

# 更新缓存并安装优化版依赖
sudo apt update
sudo apt install -y libboost-all-dev libopencv-dev libpcl-dev
 

四、内存与 CPU 优化

1. 内存管理优化

减少内存碎片和预分配内存：

memory-optimizationROS内存优化

生成 memory_optimization.sh：

# 减少内存碎片
echo "export MALLOC_ARENA_MAX=4" >> ~/.bashrc

# 预分配大内存块
echo "export GLIBC_TUNABLES=glibc.malloc.mmap_threshold=131072:glibc.malloc.mmap_max=65536" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
 

2. CPU 亲和性设置

将关键节点绑定到特定 CPU 核心：

cpu-affinityROS CPU亲和性配置

生成 cpu_affinity.sh：

# 安装taskset工具
sudo apt install util-linux

# 将roscore绑定到CPU 0
taskset -c 0 roscore &

# 将计算密集型节点绑定到CPU 1-3
rosrun my_package my_node &
taskset -c 1-3 $(pgrep -f "my_node")
 

五、安全与兼容性优化

1. 防火墙与 SELinux 配置

开放 ROS 通信端口：

firewall-config麒麟系统防火墙配置

生成 firewall_setup.sh：

# 开放ROS默认端口
sudo ufw allow 11311/tcp  # ROS master
sudo ufw allow 11311/udp  # ROS master
sudo ufw allow 49152:49215/tcp  # 动态端口范围
sudo ufw allow 49152:49215/udp  # 动态端口范围

# 启用防火墙
sudo ufw enable
 

2. 系统资源限制调整

增加文件描述符限制：

ulimit-config系统资源限制配置

生成 ulimit_config.sh：

# 编辑/etc/security/limits.conf
sudo tee -a /etc/security/limits.conf << 'EOF'
* soft nofile 65536
* hard nofile 65536
EOF

# 编辑/etc/pam.d/common-session
sudo tee -a /etc/pam.d/common-session << 'EOF'
session required pam_limits.so
EOF

# 立即生效
ulimit -n 65536
 

六、监控与调试工具

1. 性能监控工具

安装并使用麒麟系统优化的监控工具：

monitoring-toolsROS性能监控工具

生成 install_monitoring.sh：

# 安装麒麟系统优化版top/htop
sudo apt install -y procps htop

# 安装ROS专用监控工具
sudo apt install -y ros-noetic-rqt-robot-monitor ros-noetic-rqt-top

# 安装网络监控工具
sudo apt install -y nload iperf3
 

2. 日志与调试优化

配置 ROS 日志级别和存储策略：

ros-loggingROS日志配置

生成 ros_logging.yaml：

# 创建日志配置文件
mkdir -p ~/.ros
tee ~/.ros/rosconsole.config << 'EOF'
# 降低非关键节点的日志级别
logger.ros.publisher.level = warn
logger.ros.subscriber.level = warn
logger.ros.service_server.level = warn

# 限制日志文件大小
log4j.appender.ros.fileMaxSize = 10MB
log4j.appender.ros.maxBackupIndex = 5
EOF

# 应用配置
export ROSCONSOLE_CONFIG_FILE=~/.ros/rosconsole.config
 

七、长期维护建议

1. 建立镜像源：搭建本地 ROS 镜像源，加速依赖安装
2. 自动化部署：使用 Docker 或 Kubernetes 容器化 ROS 应用
3. 定期更新：跟踪麒麟系统和 ROS 的安全更新
4. 备份策略：定期备份工作空间和关键配置

通过以上优化，ROS 在麒麟系统上的性能、稳定性和兼容性将得到显著提升，满足机器人应用的实际需求。