ROS1和ROS2有什么区别？该怎么选择？

在学习ROS的过程中，大家会存在这样的疑惑？到底在实践的过程中安装ROS1还是ROS2？面对这一问题，本篇文章会作出简单回答。

首先介绍ROS1和ROS2的主要区别：

ROS1 和 ROS2 主要有以下几个方面的区别：

通信架构：

• ROS1：使用了一个基于发布/订阅模式的单进程（master-slave）架构，所有的节点都依赖一个中央的 roscore（Master）来进行节点的发现和通信。ROS1 中的节点通过 XML-RPC 协议和 Master 进行通信，这样当 Master 崩溃时，系统会出现通信中断。
• ROS2：改进了通信架构，采用了分布式架构，去除了 roscore，并且使用了 DDS（Data Distribution Service）作为底层通信中间件。DDS 是一个成熟且高效的协议，支持更多的实时性、可靠性和质量控制，允许更灵活的系统配置。

实时性支持：

• ROS1：实时性支持不强，系统是基于操作系统调度的，实时性通常依赖外部实时操作系统（RTOS）或其他附加模块来实现。
• ROS2：增强了实时性支持，DDS 提供了内建的实时特性，使得 ROS2 能够更好地支持实时操作，适用于那些要求严格时延和性能的应用场景。

多平台支持：

• ROS1：主要支持 Linux，尤其是 Ubuntu 系列。
• ROS2：除了支持 Linux（包括 Ubuntu），还支持 Windows 和 macOS。这为跨平台开发提供了更多的选择。

安全性：

• ROS1：安全性不被原生支持，需要依赖外部工具或者自行实现。
• ROS2：内建了安全功能，DDS 中的安全特性（如身份验证、加密、访问控制）被集成进了 ROS2，能够提供更强的通信安全保障。

包管理：

• ROS1：使用的是 catkin 构建系统和工具来管理包。
• ROS2：内建了安全功能，DDS 中的安全特性（如身份验证、加密、访问控制）被集成进了 ROS2，能够提供更强的通信安全保障。

API 与功能变化：

• ROS1：API 相对稳定，但也有很多已经过时的功能，如 rosparam 和 rosservice
• ROS2：API 有一定的改动，并且有很多新特性。例如，ROS2 引入了 Lifecycle Nodes（生命周期节点），它允许节点具有明确的生命周期，适合用于生产环境和复杂应用。

客户端库：

• ROS1：主要使用 roscpp（C++）和 rospy（Python）。
• ROS2：增加了更多语言支持，官方提供了 rclcpp（C++）和 rclpy（Python）库，同时支持更多的客户端库（如 Java）。

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关于如何选择，我简单的分为以下几点

如何选择ROS1还是ROS2：

根据自己的学习曲线：

• ROS1：对于初学者，ROS1 更加成熟且文档丰富，社区活跃。由于 ROS1 使用较长时间，很多基础教程、示例代码和开源项目都基于 ROS1。如果你是刚开始学习 ROS，选择 ROS1 会让你更容易上手，因为有很多现成的资料和支持。
• ROS2：虽然 ROS2 是未来的主流，但相对于 ROS1，ROS2 仍然在不断发展中。虽然已经具备了更多的功能和性能优势，但文档和示例相对 ROS1 更少，学习曲线也稍微陡峭一些。

根据自己的项目需求：

• ROS1：如果你目前只做一些简单的机器人开发，或者是一些教育和研究项目，ROS1 可能已经足够满足需求。它稳定、成熟，且有大量的库和工具可以使用。
• ROS2：如果你的项目涉及到更高的性能要求、实时性要求，或者需要跨平台支持（如 Windows、macOS），那么 ROS2 可能更适合你。ROS2 在工业和商业应用中有着更强的表现，尤其适用于需要高度可靠和实时通信的系统。

根据自己的项目需求：

• ROS1：因为 ROS1 已经存在多年，很多第三方库、工具和驱动都是基于 ROS1 开发的。你可以找到大量的现成功能包（packages），并且社区提供了很多成熟的解决方案。
• ROS2：虽然 ROS2 在逐步更新和完善，但并非所有 ROS1 的功能都已经在 ROS2 中得到支持，某些工具或库可能还没有完全移植到 ROS2 上。

结语：

在选择 ROS1 还是 ROS2 时，我们需要根据自己的实际需求和学习目标来做出选择。对于初学者来说，ROS1 的成熟度、丰富的资源和文档使其成为入门的理想选择，帮助你快速掌握机器人开发的基础。随着学习深入，尤其是当项目需求变得更加复杂时，ROS2 提供了更强的性能、实时性和安全性，适合需要跨平台支持或工业级应用的场景。

总之，ROS1 适合快速入门、研究和教育应用，而 ROS2 更适合面向未来的开发，尤其是对性能、安全性和实时性有较高要求的项目。

希望本文能为你在选择 ROS 版本时提供一些帮助和指导。无论你选择哪个版本，都能在实际项目中获得丰富的体验并不断成长！