ROS 2のQoS (Quality of Service) を試す (1)
DDS (Data Distribution Service) とは、でも取り上げたように、ROS 2で採用された通信ミドルウェアDDSにはQoS (Quality of Service) という新しい考え方が導入されます。
Quality of Service (QoS) と呼ぶいくつかのパラメータを使って通信の信頼性を制御します。 リアルタイムのような応答速度を考慮するなら、DDSはUDPのように調整されます。通信の欠損を許すような通信制御もQoSパラメータの変更で対応できます。
今回と次回は、このQoSを実際にデモを実行して試してみます。
https://github.com/ros2/ros2/wiki/Quality-Of-Service
まず、QoSの制御方法について学んでいきます。
https://github.com/ros2/ros2/wiki/About-Quality-of-Service-Settings
QoSポリシー
QoSを直接制御するオプションをQoSポリシーと呼び、以下の4種類が用意されています。
History
- Keep last: N個分のサンプルを保存します。DepthオプションでNを制御します。
- Keep All: DDSミドルウェアのリソース最大制限まですべてのサンプルを保存します。
Depth
Historyオプションが"Keep last"の場合、そのキューのサイズを決定します。
Reliability
- Best effort: サンプルを配信しますが、ネットワークが不安定な場合、欠損する可能性があります。
- Reliable: サンプルが配信されることを保証します。このため、複数回リトライが起こるかもしれません。
Durability
- Transient local: 遅いタイミングでSubscribeした相手に配信するために、Publish時に最後のサンプルを保持しておきます。ROSのlatched topicと同じですね。
- Volatile: サンプルは保持されません。
QoSプロファイル
上記QoSポリシーを毎回すべて設定していると面倒です。ROS 2はあらかじめ、特定のユースケースに沿って、デフォルトのQoSポリシーの値を設定しているQoSプロファイルを提供しています。
Default
ROS 1のデフォルト設定のPub/Sub通信とほぼ同じQoSポリシーになります。
Services
Defaultと比べ、Volatileの持続性になります。
ROS Serviceはリクエスト・レスポンス形式の呼び出しであるため、期限切れのリクエストに返答することは好ましくありません。
Sensor data
センサデータは、すべてのデータが送受信されるよりも、時刻（タイムスタンプ）に対して厳密でなくてはなりません。
そのため、Best effortの信頼性で、小さいキューサイズに設定されます。
System Default
すべてのQoSポリシーのシステム初期値です。
QoS互換性
QoSプロファイルはPublisherとSubscriberの両方が設定します。両者の接続は、お互いのQoSプロファイルに互換性がある場合のみ成功します。 基本的なルールはSubscriberのQoSプロファイルの方が、PublisherのQoSプロファイルより厳しくなければ互換性があると判断されます。
DurabilityとReliabilityのみ、
https://github.com/ros2/ros2/wiki/About-Quality-of-Service-Settings#qos-compatibilities
から転載します。
Durability
Publisher Subscriber Connection Result Volatile Volatile Yes Volatile Volatile Transient local No - Transient local Volatile Yes Volatile Transient local Transient local Yes Transient local
Reliability
Publisher Subscriber Connection Result Best effort Best effort Yes Best effort Best effort Reliable No - Reliable Best effort Yes Best effort Reliable Reliable Yes Reliable
次回
ROS 2のQoSの考え方は、これから非常に大事になってくる勘所ですので、説明が長くなってしまいました。
次回、実際にこのQoSの効果を検証するデモを動かしてみたいと思います。