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# ROS2基础教程 - 9 分布式通信

在 ROS2 中，节点是基本的计算单元，每个节点可以在独立的计算机上运行。通过 DDS 的自动发现功能，ROS2 的节点在启动时会自动找到同一网络中的其他节点。这样，你无需手动配置网络设置，只需确保所有节点在同一网络环境中，不需要做任何配置，即可实现跨主机的通信，使得分布式系统能够灵活地部署和扩展。

例如，你可以在一台计算机上运行传感器节点，实时收集数据；在另一台计算机上运行处理节点，接收传感器数据进行处理和分析。两者通过同一主题进行数据传输。通过分布式通信，可以分摊各个节点的计算压力。

在机器人编队场景中，机器人可能需要获取周边机器人的速度、位置、运行轨迹等相关信息。这些信息可以通过ROS2的分布式通信机制进行传输和共享。

# 9.1 分布式通信演示

例如，我有两台设备，这里我使用两台虚拟机演示，两台虚拟机都部署了 ROS2，网络配置需要使用桥接模式。

两台设备的 IP 是：192.168.0.104 、192.168.0.105 。

在一台虚拟机中，打开终端，启动小海龟的窗口节点：

# 启动小海龟窗口节点
ros2 run turtlesim turtlesim_node
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在另一台虚拟机中，打开终端，启动小海龟的控制节点：

# 启动小海龟控制节点
ros2 run turtlesim turtle_teleop_key
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直接操作控制节点，发现可以直接控制小海龟窗口中的小海龟运动。

两台主机没有做任何的配置，就可以实现通信。


同样，ROS2 还有一个自带的 demo 程序，就是话题通信的 demo，一个节点定时发布信息，一个节点订阅消息。

可以在两台主机上分别启动下面两个节点：

# 第一个主机启动发布节点
ros2 run demo_nodes_py talker

# 第二个主机启动订阅节点
ros2 run demo_nodes_py listener
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可以发现两个节点就可以实现通信了，在实际的开发中，我们自己开发的节点也可以部署到不同的设备上，只要这些设备处于同一个网络即可。

# 9.2 DDS域

DDS域是一个逻辑上的分组，它将各个节点绑定在一起进行通信。只有处于同一个DDS域中的节点才能互相通信，不同DDS域中的节点则无法直接通信。这种机制有助于避免无用数据占用资源，同时提高了系统的安全性和可管理性。

例如：如果一个网络中，可能有很多的设备，有很多的节点，我们又不希望每个设备中的节点都实现通信，那么我们可以将设备进行分组。

配置方法也很简单，只需要在环境变量中配置 ROS_DOMAIN_ID 即可，ROS_DOMAIN_ID 相同的主机才能实现通信，默认不配置的情况下，ROS_DOMAIN_ID 的值是0，所以都能实现通信。

编辑 ~/.bashrc 文件，添加如下配置：

# 编辑~/.bashrc文件
vim ~/.bashrc

# 添加如下配置
export ROS_DOMAIN_ID=1
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ROS_DOMAIN_ID 的值自己定义，值可以设置为 0 到 232，在同一域 ID 中才能相互通信。如果节点在不同的域 ID 中，它们将无法互相发现和通信。

了解一下：

  • 端口占用：根据DDS协议规定，以7400作为起始端口，每个域默认占用250个端口。因此，在局域网内，域的数量最多为(65535-7400)/250=232个（端口号最大为65535，是一个16位的无符号整数）。
  • 节点端口：每个ROS2节点需要占用两个端口，一个是用于组播的Discovery Multicast端口，另一个是用于单播的User Unicast端口。在DDS协议中，每个域ID的端口段内，第1、2个端口是域内组播端口，从第11、12个端口开始是域内第一个节点的单播端口，后续节点的单播端口依次顺延。
  • 节点数量限制：由于每个域ID默认占用250个端口，且每个ROS2节点需要占用两个端口，因此一个域ID中的最大节点个数为(250-10)/2=120个（需要减去组播端口和预留的端口）。特殊情况下，如果域ID值为101，其后半段端口属于操作系统的预留端口，因此该域的节点总数需要小于等于54个。

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