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ROS jp 2022/11/21 What's the zenoh?

ROS jp 2022/11/21 What's the zenoh?

ROSCon2022で見かけた面白そうな通信ミドルウェアのZenohについて紹介します。

Shintaro Hosoai

November 21, 2022
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Transcript

  1. 細合 晋太郎(東京大学) Zenohってなに? ROS Japan UG #48 ROSCon 2022ふりかえり会 Twitter

    : @ShintaroHosoai GitHub : s-hosoai
  2. 元ネタ:ROSCon2022 10/20, Fleet Management Track Zenoh: How to Make ROS

    2 Work at any Scale and Integrate with Anything Slide: http://download.ros.org/downloads/roscon/2022/Zenoh%20How%20to%20Make%20ROS2%20Work%20at%20any%20Scale%20and%20Integrate%20with%20Anything.pdf あれ・・資料公開されてるなら、この発表いらんのでは・・?
  3. Zenoh  The Eclipse Zenoh: Zero Overhead Pub/sub, Store/Query and

    Compute.  Zetta Scale社の通信ミドルウェア  当初Ocamlで実装されていたものをRustに移植(2020/10-)  Eclipse Foundation  Github : https://github.com/eclipse-zenoh/zenoh  Web : https://zenoh.io
  4. 通信方式 Pub / Sub  Pub / Sub (Push) :

    ROSと同様のPub/Sub  Pub / Sub (Pull):Sub時に一時保管され、任意のタイミングでPull可  Pub / Store / Get:上記Pullの一時保管場所がRouter上になったもの  Get / Reply:ROSのService相当。RPC Peer Peer Peer Peer Peer Peer Peer Peer Pub sub(callback) sub(Pull) Pub Pub Get Reply Pull
  5. ネットワーク構造 Peer Peer Peer Peer Router Peer Peer Peer client

    client Peer Peer Router client client Router Peer to peer Clique Mesh Brokered Routed Router Router Router Router client client Router client client Peer Router client 機能は同じ要素っぽい。 メッセージの送受をする 中継のみ
  6. 通信レイヤ、対応言語  ZenohはRust実装で、Rust, Python, Cのク ライアントライブラリあり  各ネットワークレイヤが綺麗に抽象化されており、 様々なネットワークレイヤの上で動作可能 

    https://zenoh.io/blog/2022-08-12- zenoh-serial/ QUIC, TLS, TCP, UDP Unicast, UDP Multicast IPc4, IPv6 6LoWPAN WiFi, Ethernet, Thread, Bluetooth, Serial
  7. 相互運用性・拡張性

  8. 性能  8byteのペイロードで4.2M msg/s  1MBペイロードで51GB/s  無負荷時、最小15 μsecのレイテンシ 

    パケットのオーバーヘッドは5 byte (状況によってはもうちょっと増える)  https://zenoh.io/blog/ 2022-09-30-zenoh-bahamut/  https://zenoh.io/blog/ 2021-07-05-zenoh-overhead/
  9. Zenoh Client Library:examples (Rust) Publisher Subscriber Resolve (builder pattern) Future

    Some セッション作成 Publish セッション終了 セッション作成 Subscriber作成 非同期でメッセージ待ち
  10. Zenoh-pico  Cで再実装した組込みボード向け軽量Zenoh  かなりええ感じの性能が出ているらしい 2.2.1. Zephyr Note: tested with

    reel_board, nucleo-f767zi, nucleo-f420zi, and nRF52840 boards. 2.2.2. Arduino Note: tested with az-delivery-devkit-v4 ESP32 board 2.2.3. ESP-IDF Note: tested with az-delivery-devkit-v4 ESP32 board 2.2.4. MbedOS Note: tested with nucleo-f747zi and nucleo-f429zi boards 2.2.5. OpenCR Note: tested with ROBOTIS OpenCR 1.0 board https://github.com/eclipse-zenoh/zenoh-pico
  11. zenoh-bridge-dds

  12. Robot 2 Robot 1 Zenohを使ったROS 2のNAT越え Zenoh-bridge-dds Zenoh-bridge-dds Zenoh router

    ROS 2 Node ROS 2 Node NAT NAT bridgeでzenohに翻訳して通信
  13. Zenoh-bridge-ddsとZenohdの導入方法  グローバルIPの取れるどこかのクラウドVMなどにZenoh Routerをインストール  各クライアントにzenoh-bridge-ddsをインストール  各クライアントで別プロセスやバックグラウンドとしてzenoh-bridge-ddsを実行しておく、こ の時Zenoh routerのアドレス:ポートを指定する。

     あとは各クライアントでROS 2を実行すればつーつーで話せる。  詳細はQitta記事をミテネー。  https://qiita.com/Shintaro_Hosoai /items/a2f6c253a5b4599b056c
  14. ROS 2とZenohの併用

  15. ROS 2とZenohとElixirの併用 Raspberry Pi 4 Ubuntu 20.04 ROS 2 foxy

    Raspberry Pi 4 Nerves Rclex turtlesim ? ? Zenoh dds-bridge Azure VM Ubuntu 20.04 Zenoh Router Code BEAM America 高瀬先生のライブデモ 日本で寝起きの細合 https://twitter.com/loreniuxmr/status/1588318378724237312
  16. おわりに  Zenohは、  主要な通信メソッド(Pub/Sub, Get, Store, Query)が揃ってる  ネットワーク形態も自由自在

     言語対応も多く、多様な通信層にも対応  相互運用性に優れ、多様なプロトコルに対応、組込みボードにも載せられる。  通信性能も高い と、かなりつおいです。  一方、ROSのようなツールやライブラリは揃ってなさそうです。他と繋いでこそ真価を発揮するかと  ROSと繋がるなんかええ感じの通信ミドルウェアないかなーって時に、 ぜひ候補に覚えておいてください
  17. さいごに ROSjpなのにROSの話を殆どしなくて 誠に申し訳ございません