3.1 分布式
場景
在許多機器人相關(guān)的應(yīng)用場景中都涉及到多臺ROS2設(shè)備協(xié)作，比如：無人車編隊、無人機編隊、遠程控制等等，那么不同的ROS2設(shè)備之間是如何實現(xiàn)通信的呢？
概念
分布式通信是指可以通過網(wǎng)絡(luò)在不同主機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的一種通信策略。
ROS2本身是一個分布式通信框架，可以很方便的實現(xiàn)不同設(shè)備之間的通信，ROS2所基于的中間件是DDS，當(dāng)處于同一網(wǎng)絡(luò)中時，通過DDS的域ID機制(ROS_DOMAIN_ID)可以實現(xiàn)分布式通信，大致流程是：在啟動節(jié)點之前，可以設(shè)置域ID的值，不同節(jié)點如果域ID相同，那么可以自由發(fā)現(xiàn)并通信，反之，如果域ID值不同，則不能實現(xiàn)。默認情況下，所有節(jié)點啟動時所使用的域ID為0，換言之，只要保證在同一網(wǎng)絡(luò)，你不需要做任何配置，不同ROS2設(shè)備上的不同節(jié)點即可實現(xiàn)分布式通信。
作用
分布式通信的應(yīng)用場景是較為廣泛的，如上所述：機器人編隊時，機器人可能需要獲取周邊機器人的速度、位置、運行軌跡的相關(guān)信息，遠程控制時，則可能需要控制端獲取機器人采集的環(huán)境信息并下發(fā)控制指令...... 這些數(shù)據(jù)的交互都依賴于分布式通信。
實現(xiàn)
多機通信時，可以通過域ID對節(jié)點進行分組，組內(nèi)的節(jié)點之間可以自由通信，不同組之間的節(jié)點則不可通信。如果所有節(jié)點都屬于同一組，那么直接使用默認域ID即可，如果要將不同節(jié)點劃分為多個組，那么可以在終端中啟動節(jié)點前設(shè)置該節(jié)點的域ID(比如設(shè)置為6)，具體執(zhí)行命令為：
export ROS_DOMAIN_ID=6
上述指令執(zhí)行后，該節(jié)點將被劃分到ID為6的域內(nèi)。
如果要為當(dāng)前設(shè)備下的所有節(jié)點設(shè)置統(tǒng)一的域ID，那么可以執(zhí)行如下指令：
echo "export ROS_DOMAIN_ID=6" >> ~/.bashrc
執(zhí)行完畢后再重新啟動終端，運行的所有節(jié)點將自動被劃分到ID為6的域內(nèi)。
演示
注意
在設(shè)置ROS_DOMAIN_ID的值時并不是隨意的，也是有一定約束的：
建議ROS_DOMAIN_ID的取值在[0,101] 之間，包含0和101；
每個域ID內(nèi)的節(jié)點總數(shù)是有限制的，需要小于等于120個；
如果域ID為101，那么該域的節(jié)點總數(shù)需要小于等于54個。
DDS 域 ID 值的計算規(guī)則
域ID值的相關(guān)計算規(guī)則如下：
DDS是基于TCP/IP或UDP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的，網(wǎng)絡(luò)通信時需要指定端口號，端口號由2個字節(jié)的無符號整數(shù)表示，其取值范圍在[0,65535]之間；
端口號的分配也是有其規(guī)則的，并非可以任意使用的，根據(jù)DDS協(xié)議規(guī)定以7400作為起始端口，也即可用端口為[7400,65535]，又已知按照DDS協(xié)議默認情況下，每個域ID占用250個端口，那么域ID的個數(shù)為：(65535-7400)/250 = 232(個)，對應(yīng)的其取值范圍為[0,231]；
操作系統(tǒng)還會設(shè)置一些預(yù)留端口，在DDS中使用端口時，還需要避開這些預(yù)留端口，以免使用中產(chǎn)生沖突，不同的操作系統(tǒng)預(yù)留端口又有所差異，其最終結(jié)果是，在Linux下，可用的域ID為[0,101]與[215-231]，在Windows和Mac中可用的域ID為[0,166]，綜上，為了兼容多平臺，建議域ID在[0,101] 范圍內(nèi)取值。
每個域ID默認占用250個端口，且每個ROS2節(jié)點需要占用兩個端口，另外，按照DDS協(xié)議每個域ID的端口段內(nèi)，第1、2個端口是Discovery Multicast端口與User Multicast端口，從第11、12個端口開始是域內(nèi)第一個節(jié)點的Discovery Unicast端口與User Unicast，后續(xù)節(jié)點所占用端口依次順延，那么一個域ID中的最大節(jié)點個數(shù)為：(250-10)/2 = 120(個)；
特殊情況：域ID值為101時，其后半段端口屬于操作系統(tǒng)的預(yù)留端口，其節(jié)點最大個數(shù)為54個。
上述計算規(guī)則了解即可。
附：
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