DDS vs roscore 啟動方式和驗證方法

 ROS 2 的 DDS (Data Distribution Service) 和 ROS 1 的 roscore 核心概念與運作機制有根本上的差異。它們分別代表了 ROS 兩代架構中不同的通訊核心。

以下是它們的差異、啟動方式和驗證方法：

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DDS 與 roscore 的核心差異

特點	ROS 1 (roscore)	ROS 2 (DDS)
通訊核心	單一中心化節點 (Master/Core)	分散式資料總線 (Decentralized Data Bus)
底層協定	ROS TCP/UDP (基於 XML-RPC)	DDS (如 Fast DDS, Cyclone DDS, RTI Connext)
啟動依賴	必須先啟動 roscore，否則任何節點 (node) 無法運作。	不需要單獨啟動任何核心服務。節點間能自行發現並通訊。
容錯性	單點故障：一旦 roscore 崩潰，所有通訊停止。	高容錯性：單一節點崩潰不影響其他節點通訊。
實時性	較差，不保證實時性。	更好，DDS 協定在設計上就支持 QoS (Quality of Service) 達到近實時要求。

簡而言之：

• roscore 就像是整個 ROS 1 網路的中央電話交換機。所有節點必須向它註冊，並透過它來交換位址資訊。

• DDS 則是 ROS 2 網路中的分散式共享白板。所有節點將數據發佈到白板上，其他節點能自動發現並訂閱他們感興趣的數據，無需中心服務。

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啟動方式與驗證

1. ROS 1 (roscore)

如何啟動？

只需要在終端機中執行：

roscore

• 作用： roscore 實際上啟動了三個關鍵元件：

  1. rosmaster： 提供名稱註冊和查詢服務。

  2. rosout： 處理所有節點的日誌訊息。

  3. param server： 儲存和管理全域參數。

如何驗證？

1. 觀察輸出： 執行 roscore 後，如果成功，終端機將顯示 ROS Master、Parameter Server 和 Loggers 的啟動訊息，並且保持運行。

2. 使用工具： 在另一個終端機中執行 rosnode list。如果 roscore 正在運行，它至少會列出 /rosout 節點。

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2. ROS 2 (DDS)

如何啟動？

ROS 2 不需要 roscore！ 它的通訊核心 (DDS) 是自動在幕後運行的。

• 啟動步驟：

  1. 設定環境： 確保你已經載入了 ROS 2 的環境變數                                                           (例如，source /opt/ros/humble/setup.bash)。

  2. 直接運行節點： 你可以直接啟動任何 ROS 2 節點，例如：

  # 啟動一個發布者節點
  ros2 run demo_nodes_cpp talker
  
  # 在另一個終端啟動一個訂閱者節點
  ros2 run demo_nodes_cpp listener
  

• DDS 的運行： 當第一個 ROS 2 節點啟動時，底層的 DDS 中間件就會被初始化，並開始在背景執行節點發現和數據交換的任務。

如何驗證？

你驗證的不是 DDS 本身，而是節點間是否成功發現並交換數據。

1. 驗證通訊：

   • 運行 talker 和 listener 範例。如果通訊成功，listener 的終端機將會實時收到 talker 發送的 "Hello World: X" 訊息。

2. 使用 ROS 2 命令列工具：

   • 檢查節點列表： 在節點運行時，執行 ros2 node list。如果看到 /talker 和 /listener，表示這些節點已成功加入 ROS 2 網路。

   • 檢查主題列表： 執行 ros2 topic list。如果看到 /chatter 主題，表示節點間正在使用這個主題進行數據交換。

   • 檢查 DDS 發現： 執行 ros2 topic echo /chatter。如果能實時看到數據流，則確認 DDS 正在正常工作，實現了分散式通訊。

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總結指導

在您的 ROS 2 URDF 機械手臂整合 專案中：

1. 忘記 roscore： 您只需要專注於如何設計您的 ROS 2 節點 (例如：arm_control_node, lidar_slam_node)，以及它們之間如何透過 Topic、Service 和 Action 進行分散式通訊。

2. tf2 是核心： 在您的 自走車與機械手臂協同工作 環節中，tf2 的座標轉換廣播和監聽是絕對關鍵。它也是透過 DDS 機制來傳輸數據的。

3. DDS 供應商： 雖然通常不需要管，但要知道 ROS 2 預設使用 Fast DDS。如果您需要切換到其他 DDS (如 Cyclone DDS) 進行性能測試，只需要修改一個環境變數即可。