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ROS2 版本演进

ROS2（Robot Operating System 2）作为面向机器人开发的开源框架，其发行版遵循字母顺序 + 动物命名规则，且分为长期支持版（LTS） 和短期支持版（非 LTS）。LTS 版本支持周期长（通常 5 年），适合生产环境；非 LTS 版本支持 6-12 个月，适合开发和尝鲜。以下从版本概述、核心区别对比、关键版本特性三个维度详细说明。

一、ROS2 发行版基本概述

• 命名规则：按字母顺序命名，每个版本对应一种动物（如 Ardent Apalone、Foxy Fitzroy 等）。

• 支持周期：LTS 版本支持 5 年（与 Ubuntu LTS 同步），非 LTS 版本支持 6-12 个月。

• 依赖系统：主要适配 Ubuntu（如 Ubuntu 20.04 对应 Foxy，22.04 对应 Humble），同时逐步完善对 Windows、macOS、ROS 2 for Embedded Linux（REP 2000）的支持。

• 核心目标：从早期版本的功能探索，到 LTS 版本的稳定性优化，逐步提升实时性、分布式能力、跨平台兼容性和工具链成熟度。

二、主要版本核心区别对比表

版本名称	发布时间	支持截止时间	对应 Ubuntu 版本	类型	核心特性亮点
Ardent Apalone	2017.12	2018.12	Ubuntu 16.04/18.04	非 LTS	首个正式发行版，引入 DDS 中间件、基本节点通信机制。
Bouncy Bolson	2018.07	2019.01	Ubuntu 16.04/18.04	非 LTS	完善服务（Service）和动作（Action）通信，支持 Python 3。
Crystal Clemmys	2018.12	2019.07	Ubuntu 18.04	非 LTS	优化 CMake 工具链，引入ament_cmake，提升编译效率。
Dashing Diademata	2019.05	2024.05	Ubuntu 18.04	LTS	首个 LTS 版本，API 初步稳定，支持 Cyclone DDS，完善导航栈（Navigation2）。
Eloquent Elusor	2019.11	2020.11	Ubuntu 18.04/20.04	非 LTS	增强实时性（支持 PREEMPT_RT），优化参数服务器（Parameters）。
Foxy Fitzroy	2020.06	2025.05	Ubuntu 20.04	LTS	API 完全稳定，默认 DDS 为 Cyclone DDS，完善工具链（colcon、ros2cli）。
Galactic Geochelone	2021.05	2022.11	Ubuntu 20.04	非 LTS	引入组件节点（Component Nodes），优化分布式通信效率。
Humble Hawksbill	2022.05	2027.05	Ubuntu 22.04	LTS	支持 C++17/Python 3.10，优化实时性能，增强安全性（加密通信）。
Iron Irwini	2023.05	2024.11	Ubuntu 22.04	非 LTS	完善生命周期节点（Lifecycle Nodes），优化调试工具（ros2 doctor）。
Jazzy Jalisco	2024.05	2025.11	Ubuntu 24.04	非 LTS	支持 C++20，默认 DDS 为 Fast DDS，增强 AI/ML 集成工具（如 TensorRT 支持）。

三、关键版本特性详解

1. 早期非 LTS 版本（探索阶段）

• Ardent Apalone（2017）：ROS2 的第一个正式版本，奠定核心架构。支持基本的发布 - 订阅（Pub-Sub） 通信，依赖 DDS 中间件（默认 Fast RTPS），但 API 不稳定，工具链简陋（无成熟的colcon编译工具）。

• Bouncy Bolson（2018）：完善通信模型，新增服务（Service） 和动作（Action） 机制（动作用于长周期任务，如导航路径跟踪）。首次全面支持 Python 3，逐步替代 Python 2。

• Crystal Clemmys（2018）：优化开发工具链，引入ament_cmake构建系统（替代传统 CMake），提升跨包依赖管理效率。开始支持 Windows 平台，但兼容性有限。

2. 首个 LTS 版本：Dashing Diademata（2019）

作为 ROS2 的第一个长期支持版，Dashing 标志着框架从 “实验” 走向 “可用”：

• API 初步稳定：核心接口（如rclcpp/rclpy）基本固定，减少后续版本的破坏性更新。

• 导航栈起步：Navigation2 包首次在 ROS2 中稳定运行，支持机器人路径规划、避障等基础功能。

• DDS 多样化：除默认 Fast RTPS 外，新增对 Cyclone DDS 的支持（轻量级，适合嵌入式）。

• 局限性：实时性能较弱，无加密通信支持，工具链（如ros2cli）功能简单。

3. 成熟 LTS 版本：Foxy Fitzroy（2020）

Foxy 是 ROS2 的里程碑版本，被工业界广泛采用：

• API 完全稳定：核心库（rcl、rmw）接口冻结，后续版本兼容此 API，降低升级成本。

• 默认 DDS 优化：将 Cyclone DDS 设为默认（替代 Fast RTPS），提升低资源设备兼容性。

• 工具链完善：colcon编译工具成熟，ros2cli支持节点列表、话题查看、参数修改等实用功能。

• 跨平台增强：完善 Windows 10 和 macOS 支持，可在非 Ubuntu 系统中稳定运行。

4. 最新 LTS 版本：Humble Hawksbill（2022）

Humble 是当前生产环境的首选版本，支持至 2027 年：

• 语言与系统升级：支持 C++17（提升代码效率）和 Python 3.10，适配 Ubuntu 22.04（长期支持至 2032 年）。

• 实时性能优化：通过ros2_realtime包增强对 PREEMPT_RT 内核的支持，满足机器人实时控制需求（如机械臂关节控制）。

• 安全性增强：支持 DDS-Security（加密通信、身份认证），适合多机器人协作或敏感场景。

• 生态扩展：集成更多成熟功能包（如 SLAM Toolbox、MoveIt 2），降低开发门槛。

5. 近期非 LTS 版本（功能迭代）

• Galactic Geochelone（2021）：引入组件节点（Component Nodes），支持动态加载 / 卸载节点，提升模块化能力；优化分布式通信的 QoS（服务质量）配置。

• Iron Irwini（2023）：完善生命周期节点（Lifecycle Nodes），支持节点状态管理（如 “未配置 - 活跃 - 关闭” 状态切换）；增强调试工具ros2 doctor，可自动检测系统依赖和配置问题。

• Jazzy Jalisco（2024）：紧跟技术趋势，支持 C++20 和 Python 3.12；默认 DDS 切换为 Fast DDS（性能更强）；新增 AI/ML 集成工具，支持 TensorRT 加速推理，适配机器人视觉和决策场景。

四、版本选择建议

• 生产环境：优先选择 LTS 版本（如 Humble Hawksbill），支持周期长、稳定性高，且社区文档和问题解决方案丰富。

• 开发验证：若需尝鲜新功能（如 AI 集成、动态节点），可选择最新非 LTS 版本（如 Jazzy Jalisco），但需注意支持周期，避免项目中期版本过期。

• 系统适配：需与 Ubuntu 版本匹配（如 Ubuntu 20.04 选 Foxy，22.04 选 Humble，24.04 选 Jazzy），减少兼容性问题。

• 迁移成本：从旧版本升级时，需关注 API 变化（如 Foxy 到 Humble 无破坏性更新，可平滑迁移；但早期版本升级可能需修改代码）。

ROS2 的版本迭代体现了从 “功能实现” 到 “稳定可靠” 再到 “性能优化” 的演进，选择版本时需结合项目周期、功能需求和系统环境综合判断。