[ROS2] DDS와 RMW 개념 및 QoS 호환성 확인

💡 이 글은 ROS2에서 노드간의 통신의 변경점 및 DDS관련 용어 및 QoS 설정에 관한 내용이 포함되어 있습니다.

 

ROS2는 기본적으로 DDS Middleware를 사용한다. 다양한 DDS 혹은 RTPS 가 호환되는데 작성일 기준 호환되는 벤더는 아래와 같다.

• eProsima’s Fast DDS → Humble이 기본적으로 사용하는 DDS Middleware
• RTI’s Connext DDS
• Eclipse Cyclone DDS
• GurumNetworks GurumDDS

ROS2는 다른 DDS와도 통신이 가능하다. 그 이유는 RMW(Robot MiddleWare)가 RCL(Robot Client Library)와의 통신을 위해 DDS 구현에 대한 추상화 계층을 제공하기 때문이다. (DDS가 도입되면서 ROS1과 가장 크게 체감되는 차이는 QoS 라고 생각한다.)

QoS

ROS2는 노드간의 통신을 조정할 수 있는 QoS 정책을 제공하여, 안정성인 TCP, best-effort UDP등 그 사이의 무엇이든 유연하게 상황에 맞는 통신 정책을 정할 수 있다. 기본적으로 아래와 같은 설정을 지원한다.

• History
  • Keep last: N개의 샘플만을 저장 (N(Depth)은 설정 가능)
  • Keep all: middleware에 지정된 리소스 제한 만큼 저장
• Depth
  • Keep last 정책일 때 Depth 지정
• Reliability
  • Best effort: 샘플을 보내려고 시도는 하나 불안정한 네트워크 상에서 유실이 발생할 수 있음
  • Reliable: 샘플의 전송을 보장함, 단 여러번 시도 할 수 있음
• Durability
  • Transient local: 샘플을 수신받은 subscriber가 생성되기 전 데이터를 유지하려 함
  • Volatile: 샘플을 유지하려 하지 않음
• Deadline
  • Duration: Topic에서 전송되는 메시지와 후속 메시지 사이의 최대 기간
• Lifespan
  • Duration: 메시지의 최대 수명, 최대 수명이 끝난 메시지는 삭제됨
• Liveliness
  • Automatic: publisher가 메시지를 전송할때 lease duration 기간동안 활성 상태인 것으로 간주
  • Manual by topic: publisher가 살아 있다고 수동으로 간주하는 경우 lease duration 동안 활성 상태로 간주
• Lease duration
  • 게시자가 활성상태임을 나타내는 최대 기간

Compatibility

ROS에서 통신이 되지 않는다면 QoS 설정에 따라 호환성 여부를 확인해볼 필요가 있다.

https://docs.ros.org/en/humble/Concepts/Intermediate/About-Quality-of-Service-Settings.html

Quality of Service settings — ROS 2 Documentation: Humble documentation

QoS Profile

• RMW에서 QoS 설정을 쉽게 사용할 수 있도록 가장 많이 사용하는 QoS 설정을 세트로 표현해둔다.
• 목적에 따라 Default, Sensor Data, Service, Action Status, Parameters, Parameter Events와 같이 6가지로 구분하며 Reliability, History, Depth(History Depth), Durability 를 설정한다.

Default	Sensor Data	Service	Action	Status	Parameters	Parameters Events
Reliability	RELIABLE	BEST_EFFORT	RELIABLE	RELIABLE	RELIABLE	RELIABLE
History	KEEP_LAST	KEEP_LAST	KEEP_LAST	KEEP_LAST	KEEP_LAST	KEEP_LAST
Depth	10	5	10	1	1,000	1,000
Durability	VOLATILE	VOLATILE	VOLATILE	TRANSIENT LOCAL	VOLATILE	VOLATILE

코드는 아래 Github 주소에서 확인 가능하다.

https://github.com/ros2/rmw/blob/humble/rmw/include/rmw/qos_profiles.h#L25

참고 사이트

DDS implementations — ROS 2 Documentation: Humble documentation

DDS implementations — ROS 2 Documentation: Humble documentation

About internal ROS 2 interfaces — ROS 2 Documentation: Humble documentation

About-Internal-Interfaces — ROS 2 Documentation: Humble documentation

About Quality of Service settings — ROS 2 Documentation: Humble documentation

About-Quality-of-Service-Settings — ROS 2 Documentation: Humble documentation