翻译官小鱼带你看：ROS2相对于ROS1功能上最详细对比，没有之一

大家好，我是今天的翻译官小鱼。今天给大家带来一篇文章，详细描述了ROS2相对ROS1做出了哪些改变？看完之后，小鱼自感收获颇深，希望大家也能有所收获。

一、平台依赖

1.1 平台

ROS1只在ubuntu进行 CI 测试。但ROS社区的中也做了对其他linux发行版的支持。
ROS2目前正在 Ubuntu Xenial、OS X El Capitan以及 Windows10上进行 CI 测试和支持（见ci.ros2.org）

1.2 语言

C++标准

ROS1 的核心是瞄准 C++03，并且在其 API 中不使用C++11 功能。ROS 2 广泛使用C++11，并部分使用C++14。将来，ROS2 可能会开始使用C++17，只要C++17在所有主要平台上都得到支持。

Python

ROS1 的目标版本是 Python2 。ROS2 至少需要 Python 版本 3.5 。

1.3 中间件

ROS1 使用自定义序列化格式、自定义传输协议以及自定义中央发现机制。

ROS2 具有抽象的中间件接口，通过该接口提供序列化、传输和发现。目前，此接口的所有实现都基于 DDS 标准。这使得 ROS 2 能够提供各种优质的Qos服务策略，从而改善不同网络的通信。

二、 编译系统

有关编译系统的更多信息，请参阅ament 文章。

2.1 支持 CMake和其他编译系统

每个ROS包其实都是一个Cmake项目。在ROS 2中，支持其他编译系统。目前已经支持了Python包，这个小鱼在动手学ROS2教程里也有说明。

2.2 Python 包

在 ROS1中， 只用到了一小部分setup.py的功能。因为 setup.py 文件正在通过 CMake进行处理的。

在 ROS 2 中，Python类型的功能包可以使用 setup.py的所有功能，例如输入点。可以使用python3 setup.py install进行安装

环境设置

在 ROS1 中，编译工具生成必须来自脚本，以便在能够在build功能包之前设置环境。（此方法仅在使用 ROS 特定编译工具编译 ROS 封装时才有效。）

在 ROS 2 中，环境设置被分为功能包脚本和工作目录脚本。每个包都提供必要的脚本，使其在build之后可以运行。编译工具仅调用工作目录特定脚本，然后调用功能包包特定脚本。

无独立编译

在 ROS1 中，多个包可以使用同一个CMake编译。虽然加快了编译速度，但每个包都需要确保正确定义交叉包目标依赖性。此外，所有包都共享相同的名称目录，从而会导致目标名称碰撞等。

在ROS2中，仅支持孤立的编译，即每个包都是单独编译的。安装目录可以独立或合并。

2.3 没有了devel目录

在 ROS1 中，编译完一个包是不需要安装到install目录的。将源码和devel目录相结合使用。但是每个包都必须支持devel目录才行。

在 ROS 2 中，在编译功能包后必须安装功能包才能使用。

ROS1之所以有devel目录是方便开发人员能够修改文件，比如Pythn代码和launch文件，想让用户修改完代码后不用编译就能使得修改生效。在ros2中使用symlinks替代了这个功能，这点小鱼在《动手学ROS2》教程里也有讲。

2.4 支持catkin_simple

在 ROS1 中，catkin_simple的功能使编写ROS功能包的 CMake代码更加容易。在大多数哦况下，根本一点都不容易，怪谁呢？就怪一些设计限制，比如上面取消的devel目录的支持。

在ROS2 中，对CMake API 进行了重构，以支持此catkin的使用。

2.5 对无manifest的包的最小支持

在 ROS1 中，编译系统会考虑仅具有manifest文件的包。在 ROS 2 中，无需显式文件即可在文件夹中检测带有支持编译系统的软件包。如果包遵循常见做法，甚至有可能检测到一些缺失的元信息（如依赖性）。

三.消息与服务

3.1 C++中分离的命名目录

在 ROS1 中，.msg和 .srv 文件可以具有相同的名称，但生成的代码会发生碰撞。服务的请求和响应部分也是如此。

在 ROS 2 中，生成的代码使用单独的命名目录来保证它无碰撞。

3.2 Python 中的相同名称

生成的 Python 消息和服务代码当前使用 ROS1 和 ROS 2 中的相同模块和类名。因此，它们不能在一个应用程序中同时导入。

3.3 消息定义中的可选默认值

在 ROS 2 中，消息中的原始值现在可以具有默认值，当消息编译时设置。但非原始字段（即array of strings）的默认值尚不可行

3.4 支持数组和字符串的最大长度定义

这个设计太棒了，小鱼给点个赞。从设计上考虑，这是必要的，以便计算内存中消息的最大大小，从而允许预分配具有动态大小的消息。对于性能和实时使用案例非常有用。

3.5 统一duration和time的类型

在 ROS1 中，客户端库中定义了duration和time的类型。数据结构的成员名称在C++(sec, nsec)和 Python (secs, nsecs)中有所不同。

在 ROS 2 中，这些类型被定义为消息，因此跨语言一致。

3.6 从header消息中删除序号字段

该字段已弃用很长时间，在ROS1中大家基本上都不赋值的，小鱼没猜错的吧。

四、客户端库

4.1 所有语言都支持的部分

4.1.1 Topic命名空间

目前 ROS 2 不支持Topic名称中的命名目录。这主要是由于 DDS Topic名称中有字符的限制。设计文档描述了将来应如何添加此内容。

4.1.2 通知Notifications

在 ROS1 中，有关 ROS graph 的所有信息必须从Master节点获取。在 ROS 2 中使用广播的方式取代，例如，某个参数发生了改变，则会发出通知。

4.1.3 具有生命周期的组件

在 ROS1 中，每个节点通常都有其自己的功能。在ROS2中，建议将具有相同生命周期的组件中分到一组。

生命周期可用于像 roslaunch 这样的能够确定由哪些组件组成的系统工具

4.1.4 参数和动态配置

在 ROS1 中，全局参数和节点特定动态配置参数是两个独立的概念。

在 ROS2中，正在使用统一的方法。它类似于动态配置，名为"全局参数服务"的节点将接受无条件设置值的请求。在 ROS1中需要对所有参数进行轮询，如果发生改变就发布出去，但ROS2中只要发生改变就可以通知其他节点。

4.1.5 Action

ROS2关于Action的部分，官方说还没有，其实已经实现了，这里小鱼就先留个缺口，后面单独拎出来讲。

4.1.6 线程模式

在 ROS1 中，开发人员只能在单线程执行或多线程执行之间进行选择。在 ROS2中，C++（例如跨多个节点）中提供了更精细的执行模型，自定义执行器可以轻松实现。对于Python的执行模块也有实现，这里小鱼也需要好好介绍，官方文档有点更新慢了。

4.1.7 ROSGraph

在 ROS1 节点中，Topic只能在启动时重新映射remap。在ROS2中，可以在运行时进行话题的重映射和别名。

在 ROS1 节点名称中，名称是独一无二的，当开始使用同名的新节点时，通过关闭现有节点来强制执行此名称。在 ROS 2 中节点名称可以在运行时指定。

4.1.8 C 和C++

实时支持
ROS1 不支持编写实时代码，需要依赖于外部框架，如 Orocos。在 ROS2中，使用适当的 RTOS 编写实时节点。

4.2 C++

节点 vs. 节点
在 ROS1 中，API 用于节点和节点的方案不同，需要开发人员决定在编程时间对节点的映射以进行处理。在 ROS 2 中，建议将每个组件编译到共享库中，然后可以单独加载或与其他组件（如 ROS1 节点）共享相同的过程。这有助于在部署时间选择流程布局。

4.3 一个进程里允许由多个节点

在 ROS1 中，不可能在过程中创建多个节点。这是由于 API 本身，但也因为内部的逻辑所决定的。但在ROS2中，可以在过程中创建多个节点。（小鱼亲测可用，点赞）

五、工具

5.1 roslaunch

在 ROS1 ros 启动文件中，XML 的定义功能非常有限。在 ROS2 launch文件中，使用 Python 编写，从而能够使用更复杂的逻辑（如条件等）

六、资源查找

在 ROS1 中，通过根据ROS_PACKAGE_PATH定义在文件系统中查找各种资源（功能包、消息、插件等）。当ROS_PACKAGE_PATH很大且缓存产生不一致状态时，这可能导致性能不佳。

在 ROS 2 中，资源可以在编译时间在索引上注册，然后在运行时高效查询。

七、功能包

ABI 版本

ROS1 重建所有依赖包，因为它假设 ABI 不兼容。为了避免这种重大开销，ROS2 包应能够声明其 ABI，以避免尽可能重构依赖包。

Windows 的二进制包

ROS1 只能从 Windows 上的源编译（它也仅适用于几个 ROS 包且不支持）。ROS 2 将提供基于Chocolatey的二进制包。

最后

ROS2相对ROS1的确做了不少改变。我是小鱼，更多ROS2学习资料，欢迎大家关注公众号《鱼香ROS》。