【ROS 2知识】关于通信中间件RMW
目录
一、前言
二、ROS2 支持的 RMW 实施
三、有关 worMultiple RMW 实施的实用信息
四、默认 RMW 实施
五、使用多个 ROS 2 中间件实现
5.1 指定 RMW 实现
5.2 将 RMW 实现添加到您的工作区
5.3 故障排除
5.4 OSX 上的 RTI Connext：由于共享内存内核设置不足而导致失败
一、前言
ROS 2 构建在 DDS/RTPS 之上，DDS/RTPS作为ROS的中间件，提供发现、序列化和传输。本文详细解释了使用 DDS 实现和/或 DDS 的 RTPS 有线协议背后的机理。总而言之，DDS 是一个端到端的中间件，它提供与 ROS 系统相关的功能，例如分布式发现（不像 ROS 1 中那样集中）和控制运输的不同“服务质量”选项。
DDS 是由一系列供应商实施的行业标准，例如 RTI 的 Connext DDS、eProsima 的 Fast DDS、Eclipse 的 Cyclone DDS 或 GurumNetworks 的 GurumDDS。 RTPS（又名 DDSI-RTPS）是 DDS 用于通过网络进行通信的有线协议。
ROS 2 支持多种 DDS/RTPS 实现，因为在选择供应商/实现时它不一定是“一刀切”。在选择中间件实现时，您可能会考虑许多因素：许可证等后勤考虑因素，或平台可用性或计算占用空间等技术考虑因素。供应商可能会提供不止一种 DDS 或 RTPS 实施，以满足不同的需求。例如，RTI 的 Connext 实现有一些变体，其目的各不相同，比如一个专门针对微控制器，另一个针对需要特殊安全认证的应用程序（我们目前只支持他们的标准桌面版本）。
二、ROS2 支持的 RMW 实施
为了在 ROS 2 中使用 DDS/RTPS 实现，需要创建一个“ROS 中间件接口”（ROS Middleware interface；又名 rmw 接口或只是 rmw）包，使用 DDS 或 RTPS 实现的 API 和工具来实现抽象 ROS 中间件接口。实现和维护 RMW 包以支持 DDS 实现需要大量工作，但支持至少几个实现对于确保 ROS 2 代码库不与任何特定实现绑定非常重要，因为用户可能希望根据具体情况切换实现根据他们项目的需要。
ROS2 支持的DDS中间件（RMW）间表：
|
Product name |
License |
RMW implementation |
Status |
|---|---|---|---|
|
eProsima Fast DDS |
Apache 2 |
|
Full support. Default RMW. Packaged with binary releases. |
|
Eclipse Cyclone DDS |
Eclipse Public License v2.0 |
|
Full support. Packaged with binary releases. |
|
RTI Connext DDS |
commercial, research |
|
Full support. Support included in binaries, but Connext installed separately. |
|
GurumNetworks GurumDDS |
commercial |
|
Community support. Support included in binaries, but GurumDDS installed separately. |
有关使用多个 RMW 实现的实用信息，请参阅“使用多个 RMW 实现”教程。
三、有关 worMultiple RMW 实施的实用信息
当前活跃发行版的 ROS 2 二进制版本内置了对几个开箱即用的 RMW 实现的支持（Fast DDS、RTI Connext Pro、Eclipse Cyclone DDS、GurumNetworks GurumDDS）。默认是 Fast DDS，它不需要任何额外的安装步骤，因为我们将它与我们的二进制包一起分发。
其他 RMW，如 Cyclone DDS、Connext 或 GurumDDS 可以通过安装额外的包来启用，而无需重建任何东西或替换任何现有的包。
从源代码构建的 ROS 2 工作空间可以同时构建和安装多个 RMW 实现。在编译核心 ROS 2 代码时，如果相关 DDS/RTPS 实现已正确安装并且相关环境变量已配置，则将构建找到的任何 RMW 实现。例如，如果 RTI Connext DDS 的 RMW 包的代码在工作区中，如果还可以找到 RTI 的 Connext Pro 安装，它将被构建。使用多个 RMW 实现，请参阅“使用多个 RMW 实现”教程。
在许多情况下，您会发现使用不同 RMW 实现的节点能够进行通信，但并非在所有情况下都是如此。以下是不受支持的供应商间通信配置列表：
- fast DDS <-> Connext
macOS 上的 Connext 无法正确接收 Fast DDS 发布的 WString
- Connext <-> Cyclone DDS
不支持 WString 的 pub/sub 通信
四、默认 RMW 实施
如果 ROS 2 工作区有多个 RMW 实现，则选择 Fast DDS 作为默认 RMW 实现（如果可用）。如果未安装 Fast DDS RMW 实现，则将使用按字母顺序排列第一个 RMW 实现标识符的 RMW 实现。实现标识符是提供 RMW 实现的 ROS 包的名称，例如rmw_cyclonedds_cpp。例如，如果同时安装了 rmw_cyclonedds_cpp 和 rmw_connextdds ROS 软件包，则 rmw_connextdds 将是默认值。如果 rmw_fastrtps_cpp 曾经安装过，它将是优先默认设置。
五、使用多个 ROS 2 中间件实现
5.1 指定 RMW 实现
要使用多个 RMW 实现，您必须安装 ROS 2 二进制文件和特定 RMW 实现的任何其他依赖项，或者从源代码构建 ROS 2，在工作区中使用多个 RMW 实现（如果默认情况下 RMW 实现包含在构建中，则它们的编译时依赖性得到满足）。请参阅安装 DDS 实施。
C++ 和 Python 节点都支持环境变量 RMW_IMPLEMENTATION，允许用户在运行 ROS 2 应用程序时选择要使用的 RMW 实现。
用户可以将此变量设置为特定的实现标识符，例如 rmw_cyclonedds_cpp、rmw_fastrtps_cpp、rmw_connextdds 或 rmw_gurumdds_cpp。
例如，要使用带有 Connext RMW 实现的 C++talker 和 Python listener 运行talker demo：
# ubuntu下执行RMW_IMPLEMENTATION=rmw_connextdds
ros2 run demo_nodes_cpp talker# Run in another terminal
RMW_IMPLEMENTATION=rmw_connextdds
ros2 run demo_nodes_py listener# 在window 10 执行：
set RMW_IMPLEMENTATION=rmw_connextdds
ros2 run demo_nodes_cpp talkerREM run in another terminal
set RMW_IMPLEMENTATION=rmw_connextdds
ros2 run demo_nodes_py listener5.2 将 RMW 实现添加到您的工作区
假设您已经构建了只安装了 Fast DDS 的 ROS 2 工作区，因此只构建了 Fast DDS RMW 实现。上次构建工作区时，任何其他 RMW 实现包（例如 rmw_connextdds）可能无法找到相关 DDS 实现的安装。如果您随后安装了额外的 DDS 实现，例如 Connext，您将需要在构建 Connext RMW 实现时重新触发对 Connext 安装的检查。您可以通过在下一个工作区构建中指定 --cmake-force-configure 标志来执行此操作，并且您应该看到 RMW 实现包随后为新安装的 DDS 实现构建。
使用 --cmake-force-configure 选项“重建”工作区时可能会遇到问题，其中构建抱怨默认 RMW 实现发生更改。要解决此问题，您可以使用 RMW_IMPLEMENTATION CMake 参数将默认实现设置为之前的实现，或者您可以删除抱怨包的构建文件夹并使用 --start-with <package name> 继续构建。
5.3 故障排除
1）检查当前 RMW
要检查当前使用的 RMW，您只需检查 RMW_IMPLEMENTATION 环境变量。在 Linux 系统上 printenv 打印环境变量的完整列表。其他操作系统会有其他查看环境变量的过程。如果 RMW_IMPLEMENTATION 不在环境中，可以安全地假设您使用的是 ROS 发行版的默认值，否则当前 RMW 是列出的值。每个 ROS Distro 的默认 RMW 可以在 REP-2000 中找到。
2）确保使用特定的 RMW 实施
如果 RMW_IMPLEMENTATION 环境变量设置为未安装支持的 RMW 实现，如果您只安装了一个实现，您将看到类似于以下内容的错误消息：
Expected RMW implementation identifier of 'rmw_connextdds' but instead found 'rmw_fastrtps_cpp', exiting with 102.如果您支持安装了多个 RMW 实现并且您请求使用一个未安装的实现，您将看到类似于以下内容的内容：
Error getting RMW implementation identifier / RMW implementation not installed (expected identifier of 'rmw_connextdds'), exiting with 1.如果发生这种情况，请仔细检查您的 ROS 2 安装是否支持您在 RMW_IMPLEMENTATION 环境变量中指定的 RMW 实现。
如果要在 RMW 实现之间切换，请确认 ROS 2 守护进程没有与之前的 RMW 实现一起运行，以避免节点和命令行工具（如 ros2 node）之间出现任何问题。例如，如果您运行：
RMW_IMPLEMENTATION=rmw_connextdds ros2 run demo_nodes_cpp talkerros2 node list它将生成一个具有快速 DDS 实现的守护进程：
21318 22.0 0.6 535896 55044 pts/8 Sl 16:14 0:00 /usr/bin/python3 /opt/ros/rolling/bin/_ros2_daemon --rmw-implementation rmw_fastrtps_cpp --ros-domain-id 22即使您使用正确的 RMW 实现再次运行命令行工具，守护程序的 RMW 实现也不会改变，并且 ROS 2 命令行工具将失败。
要解决这个问题，只需停止守护进程：
ros2 daemon stop并使用正确的 RMW 实现重新运行 ROS 2 命令行工具。
5.4 OSX 上的 RTI Connext：由于共享内存内核设置不足而导致失败
如果您在 OSX 上运行 RTI Connext 时收到类似于以下的错误消息：
[D0062|ENABLE]DDS_DomainParticipantPresentation_reserve_participant_index_entryports:!enable reserve participant index
[D0062|ENABLE]DDS_DomainParticipant_reserve_participant_index_entryports:Unusable shared memory transport. For a more in- depth explanation of the possible problem and solution, please visit https://community.rti.com/kb/osx510.此错误是由操作系统允许的共享内存段数量或大小不足引起的。结果，DomainParticipant 无法分配足够的资源并计算其参与者索引，从而导致错误。 您可以临时或永久增加机器的共享内存资源。 要临时增加设置，您可以以 root 用户身份运行以下命令：
/usr/sbin/sysctl -w kern.sysv.shmmax=419430400
/usr/sbin/sysctl -w kern.sysv.shmmin=1
/usr/sbin/sysctl -w kern.sysv.shmmni=128
/usr/sbin/sysctl -w kern.sysv.shmseg=1024
/usr/sbin/sysctl -w kern.sysv.shmall=262144要永久增加设置，您需要编辑或创建文件 /etc/sysctl.conf。创建或编辑此文件需要 root 权限。添加到现有的 etc/sysctl.conf 文件或使用以下行创建 /etc/sysctl.conf：
kern.sysv.shmmax=419430400
kern.sysv.shmmin=1
kern.sysv.shmmni=128
kern.sysv.shmseg=1024
kern.sysv.shmall=262144修改此文件后，您需要重新启动计算机才能使更改生效。
参考技术资料：
ROS on DDS (ros2.org)
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