ros1ros2区别和相同之处

ROS1 与 ROS2 主要区别（详细版）

1. 通信中间件架构

• ROS1:

• 自研TCPROS/UDPROS协议

• 依赖中央ROS Master进行节点发现和通信协调

• 单点故障风险，Master崩溃影响整个系统

• 网络拓扑相对简单，适合局域网环境

• ROS2:

• 基于DDS（Data Distribution Service）标准

• 支持多厂商实现（FastDDS、CycloneDDS、OpenDDS等）

• 分布式发现机制，无单点故障

• 跨子网、跨网络段通信更稳定

• 支持多种传输协议（UDP、TCP、共享内存等）

2. QoS（服务质量）控制

• ROS1:

• 无内置QoS机制

• 所有消息使用相同传输策略

• 无法针对不同数据类型优化传输参数

• ROS2:

• 细粒度QoS配置：

• 可靠性: Reliable/Best Effort

• 历史: KeepLast(n)/KeepAll

• 保活: 心跳检测机制

• 死亡检测: 节点存活状态监控

• 截止时间: 消息时效性控制

• 资源限制: 队列深度、内存限制

• 适合实时系统与不可靠网络环境

• 可针对IMU高频数据、控制指令等不同需求定制QoS

3. 节点生命周期管理

• ROS1:

• 节点启动后常驻运行

• 无状态管理机制

• 启动/停止相对简单但不够灵活

• ROS2:

• 生命周期节点（Lifecycle Nodes）：

• unconfigured: 未配置状态

• inactive: 已配置但未激活

• active: 正常运行状态

• shutdown: 关闭状态

• 可控的启动/停用流程

• 支持状态转换回调，便于资源管理

• 适合需要精确控制启动顺序的复杂系统

4. 可组合节点与执行器

• ROS1:

• nodelet机制：同进程内共享内存通信

• 减少序列化开销，提高性能

• 但配置相对复杂

• ROS2:

• 组件（Composition）: 模块化设计，支持动态加载

• 执行器（Executors）:

• 单线程执行器：简单但可能阻塞

• 多线程执行器：并发处理，提高响应性

• 静态单线程执行器：确定性执行，适合实时系统

• 更好的并发性能和资源利用率

5. 参数系统与动态配置

• ROS1:

• 全局参数服务器

• dynamic_reconfigure用于运行时参数修改

• 参数类型和验证相对简单

• ROS2:

• 每节点独立参数空间

• 声明式参数定义，支持类型约束

• 动态参数回调机制

• YAML配置文件更规范，支持参数继承和覆盖

• 参数持久化和版本管理

6. 动作/服务/消息系统

• ROS1:

• actionlib库实现动作

• 消息序列化相对简单

• 类型系统相对基础

• ROS2:

• 原生Actions API，接口更统一

• IDL定义兼容DDS类型系统

• 更好的类型安全和版本兼容性

• 支持复杂数据类型和嵌套结构

7. 多平台与语言支持

• ROS1:

• 主要支持Ubuntu Linux

• Python2/3混用，存在兼容性问题

• 跨平台支持有限

• ROS2:

• 支持Ubuntu、Windows、macOS

• Python3标配，C++14/17标准

• 更好的跨平台兼容性

• 支持ARM架构（如树莓派、Jetson等）

8. 构建系统

• ROS1:

• catkin构建系统

• roscpp/rospy开发工具

• 依赖管理相对简单

• ROS2:

• ament构建系统

• colcon构建工具

• 更完善的测试、打包、代码质量检查

• 支持现代C++特性

9. 启动系统

• ROS1:

• roslaunch使用XML格式

• 配置相对静态，灵活性有限

• ROS2:

• launch使用Python脚本

• 更灵活的配置组合

• 支持条件启动、参数化启动

• 跨系统启动支持

10. 安全与实时性

• ROS1:

• 无内置安全机制

• 实时性支持有限

• ROS2:

• SROS2提供安全加密和认证

• 实时友好设计（rclcpp + DDS RT）

• 支持实时调度策略

11. 网络与多机器人支持

• ROS1:

• 依赖ROS_MASTER_URI

• 跨网段配置复杂

• 多机器人协调相对困难

• ROS2:

• DDS多播/组播发现

• 跨网段配置更容易

• 更好的多机器人系统支持

12. 调试与开发工具

• ROS1:

• rqt、rviz等工具

• 命令行工具相对基础

• ROS2:

• rqt2、rviz2等新一代工具

• ros2cli命令行工具更强大

• rosbag2支持多种后端存储

• 更好的调试和监控能力

迁移策略（ROS1 → ROS2）

第一阶段：基础设施

1. 重写启动文件（XML → Python）

1. 更新构建系统（catkin → ament/colcon）

1. 适配新的包结构

第二阶段：核心功能

1. 消息、服务、动作接口迁移

1. 参数系统重构

1. QoS策略配置

第三阶段：优化升级

1. 使用组件化架构

1. 配置执行器策略

1. 优化QoS参数

何时选择ROS2

选择ROS2的场景：

• 需要跨平台部署

• 需要跨网络、跨子网通信

• 对实时性和可靠性有要求

• 需要安全加密功能

• 长期维护考虑（ROS1已EOL）

• 复杂系统架构需求

继续使用ROS1的场景：

• 现有系统稳定运行

• 团队对ROS1熟悉

• 短期内无跨平台需求

• 简单的局域网应用