百度 Apollo Cyber RT簡介、基本概念以及與 ROS 對照

一，背景

ROS 應用於自動駕駛領域的不足：

• 調度的不確定性：各節點以獨立進程運行，節點運行順序無法確定，因而業務邏輯的調度順序無法保證；
• 運行效率：ROS 爲分佈式系統，存在通信開銷

二，Cyber RT 框架

從下到上依次爲：

    基礎庫：高性能，無鎖隊列；
    通信層：Publish/Subscribe機制，Service/Client機制，服務自發現，自適應的通信機制（共享內存、Socket、進程內）；
    數據層：數據緩存與融合。多路傳感器之間數據需要融合，而且算法可能需要緩存一定的數據。比如典型的仿真應用，不同算法模塊之間需要有一個數據橋樑，數據層起到了這個模塊間通信的橋樑的作用；
    計算層：計算模型，任務以及任務調度；

三，運行流程
 

    算法模塊通過有向無環圖（DAG），配置任務間的邏輯關係。對於每個算法可以進行優先級、運行時間、使用資源等方面的配置。
    系統啓動時，結合DAG、調度配置等，創建相應的任務，從框架內部來講，就是協程（coroutine）
    調度器把任務放到各個 Processor 的隊列中。
    然後，由 Sensor 輸入的數據，驅動整個系統運轉。

四，基本概念以及與 ROS 對照

五，特色

    高性能：無鎖對象，協程（coroutine），自適應通信機制；
    確定性：可配置的任務以及任務調度，通過協程將調度從內核空間轉移到用戶空間；
    模塊化：在框架內實現組件以及節點，即可完成系統任務；
    便利性：創建和使用任務

六，示例
Writer/Reader
Message:
 

syntax = "proto2";
package apollo.cyber.examples.proto;
message Chatter {
    optional uint64 timestamp = 1;
    optional uint64 lidar_timestamp = 2;
    optional uint64 seq = 3;
    optional bytes content = 4;
};

Writer:

#include "cyber/cyber.h"
#include "cyber/examples/proto/examples.pb.h"
#include "cyber/time/rate.h"
#include "cyber/time/time.h"

using apollo::cyber::Rate;
using apollo::cyber::Time;
using apollo::cyber::examples::proto::Chatter;

int main(int argc, char *argv[]) {
  // init cyber framework
  apollo::cyber::Init(argv[0]);
  // create talker node
  auto talker_node = apollo::cyber::CreateNode("talker");
  // create talker
  auto talker = talker_node->CreateWriter<Chatter>("channel/chatter");
  Rate rate(1.0);
  while (apollo::cyber::OK()) {
    static uint64_t seq = 0;
    auto msg = std::make_shared<Chatter>();
    msg->set_timestamp(Time::Now().ToNanosecond());
    msg->set_lidar_timestamp(Time::Now().ToNanosecond());
    msg->set_seq(seq++);
    msg->set_content("Hello, apollo!");
    talker->Write(msg);
    AINFO << "talker sent a message!";
    rate.Sleep();
  }
  return 0;
}

Reader:

#include "cyber/cyber.h"
#include "cyber/examples/proto/examples.pb.h"

void MessageCallback(
    const std::shared_ptr<apollo::cyber::examples::proto::Chatter>& msg) {
  AINFO << "Received message seq-> " << msg->seq();
  AINFO << "msgcontent->" << msg->content();
}

int main(int argc, char* argv[]) {
  // init cyber framework
  apollo::cyber::Init(argv[0]);
  // create listener node
  auto listener_node = apollo::cyber::CreateNode("listener");
  // create listener
  auto listener =
      listener_node->CreateReader<apollo::cyber::examples::proto::Chatter>(
          "channel/chatter", MessageCallback);
  apollo::cyber::WaitForShutdown();
  return 0;
}

Service/Client
Message:

syntax = "proto2";

package apollo.cyber.examples.proto;

message Driver {
    optional string content = 1;
    optional uint64 msg_id = 2;
    optional uint64 timestamp = 3;
};

Service/client:

#include "cyber/cyber.h"
#include "cyber/examples/proto/examples.pb.h"

using apollo::cyber::examples::proto::Driver;

int main(int argc, char* argv[]) {
  apollo::cyber::Init(argv[0]);
  std::shared_ptr<apollo::cyber::Node> node(
      apollo::cyber::CreateNode("start_node"));
  auto server = node->CreateService<Driver, Driver>(
      "test_server", [](const std::shared_ptr<Driver>& request,
                        std::shared_ptr<Driver>& response) {
        AINFO << "server: i am driver server";
        static uint64_t id = 0;
        ++id;
        response->set_msg_id(id);
        response->set_timestamp(0);
      });
  auto client = node->CreateClient<Driver, Driver>("test_server");
  auto driver_msg = std::make_shared<Driver>();
  driver_msg->set_msg_id(0);
  driver_msg->set_timestamp(0);
  while (apollo::cyber::OK()) {
    auto res = client->SendRequest(driver_msg);
    if (res != nullptr) {
      AINFO << "client: responese: " << res->ShortDebugString();
    } else {
      AINFO << "client: service may not ready.";
    }
    sleep(1);
  }

  apollo::cyber::WaitForShutdown();
  return 0;
}

七，Apollo 整體框架