ROS在使用過程中最常用的消息之一就是
sensor_msgs了，但是最近使用ROS2的過程中遇到一個問題，我要訂閱一個消息類型爲sensor_msgs/msg/LaserScan的話題scan，在代碼中無法獲取該消息，但是通過ros2 topic info /scan可以看到該話題被訂閱了，通過ros2 topic echo /scan發現也可以正常的打印話題，就是在代碼裏面無法獲取話題的消息，經過一番查閱資料發現原來是和ROS2的 (Quality of Service)服務質量 (QoS )有關，那到底什麼是QoS服務質量，爲什麼它會導致代碼裏面無法接收話題的消息。
背景介紹
關於QoS的淵源就牽扯到ROS2的誕生，ROS1通過TCP實現底層數據的傳輸，TCP雖然比較可靠，但是如果對於網絡情況不好的使用場景，經常發生丟包的現象，如果使用TCP進行傳輸可能一個消息都都不到，經常這個時候我們使用不可靠的UDP反而是一個比較好的選擇，雖然這個時候網絡不可靠，但是我們至少可以獲取消息，保持消息不會中斷，對於數據不可靠的問題可以通過其他算法來解決，所以我們平時的聊天軟件：QQ、微信都是使用UDP傳輸。ROS2作爲一個應用於DDS分佈系統的產品，如何進行可靠的數據傳輸是一個關鍵點，而QoS就是對數據如何進行底層的傳輸進行配置的。
QoS服務質量簡介
這裏只是簡單進行介紹，需要需要深入瞭解相關內容，請查看文末官網的鏈接。
在ROS2中QoS有如下的策略選擇，我們可以對策略進行配置達到我們的使用需求。
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歷史(History)
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保存最近的數據(Keep last)：只保留N個數據，通過隊列深度選項進行配置。
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保存全部的數據(Keep all)：保留所有的數據，但要受限於底層中間件的資源限制。
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深度(Depth)
- 隊列大小：僅當與存最近的數據(Keep last)一起使用時纔有效。
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可靠性(Reliability)
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盡力(Best effort)：嘗試提供樣本，但如果網絡不穩定，可能會丟失樣本。
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可靠(Reliable)：確保數據的可靠傳輸，可以多次重試。
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持久性(Durability)
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本地暫存：發佈者負責爲晚到的訂閱者保留數據。
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易變：不嘗試保留數據。
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由於配置QoS還是比較麻煩的，我們通常對QoS的要求不是很高，這個時候一些默認的配置文件是很有必要的。
ROS2提供瞭如下的默認配置：
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發佈者和訂閱者的默認QoS配置(Default QoS settings for publishers and subscribers)
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服務(Services)
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傳感器數據(Sensor data)
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參數服務器(Parameters)
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系統默認(System default)
在相應的編程語言的對應的頭文件裏面都有相應的定義。
例如在Python中我們可以在import rclpy使用這些默認的配置
rclpy.qos.qos_profile_sensor_data
rclpy.qos.qos_profile_system_default
rclpy.qos.qos_profile_services_default
實例
在ROS1中我們對於發佈和訂閱往往只需要指定消息緩衝池的大小即可。
我們使用ros2中gazebo的libgazebo_ros_ray_sensor插件發佈一個消息類型爲sensor_msgs/msg/LaserScan的話題scan，如果我們像下面這樣使用ros1的那種方式來接收消息，這個時候我們就無法接收到消息。
import rclpy
from sensor_msgs.msg import LaserScan
def main(args=None):
rclpy.init(args=args)
node = rclpy.create_node('laser_sub_node')
sub = node.create_subscription(
LaserScan, '/scan', lambda msg: node.get_logger().info('I get a msg'), 1)
rclpy.spin(node)
node.destroy_node()
rclpy.shutdown()
if __name__ == '__main__':
main()
這個就是由於QoS的配置不對導致接收不到消息，我們只需要將QoS進行正確的配置就可以讓我們正常的接收到消息了，只需對代碼做出小小的修改就可以接收到消息了。
import rclpy
from sensor_msgs.msg import LaserScan
def main(args=None):
rclpy.init(args=args)
node = rclpy.create_node('laser_sub_node')
sub = node.create_subscription(
LaserScan, '/scan', lambda msg: node.get_logger().info('I get a msg'), rclpy.qos.qos_profile_sensor_data)
rclpy.spin(node)
node.destroy_node()
rclpy.shutdown()
if __name__ == '__main__':
main()
我們將該話題的QoS的配置爲傳感器推薦的一個配置，除此之外我們還可以使用qos_profile_system_default，在一般情況下，使用系統默認的是可以可以正常工作的，之前我們只輸入了一個隊列長度作爲參數就會導致QoS配置出問題最終導致無法接收消息，現在我們採用專門爲傳感器設計的QoS配置文件或者系統默認的配置文件就可以正常工作了。
參考資料
- ROS2官方QoS配置簡介https://index.ros.org/doc/ros2/Concepts/About-Quality-of-Service-Settings/.
- ROS2官方QoS設計簡介https://design.ros2.org/articles/qos.html.