ROS2系列 (14) : 服务通信介绍——双向通信的核心机制
ROS2系列 (14) : 服务通信介绍——双向通信的核心机制
在ROS2中，服务通信是节点间“请求-响应”式的双向通信模式，适用于带结果反馈的场景（如创建海龟、查询参数等）。本文将详解服务通信的概念、工具链使用，并结合DDS底层原理对比服务与话题的差异，同时覆盖rqt可视化调用服务的方法。
一、服务通信的核心概念
服务通信是双向的“请求-响应”模式：
- 客户端（Client）：发起服务请求的节点；
- 服务端（Server）：处理请求并返回响应的节点；
- 服务（Service）：通信的“通道”，包含 请求（Request）和响应（Response） 两种数据结构。
与话题（单向、多对多、高频）不同，服务是点对点、有结果反馈的通信方式，适合低频、需要确认的场景（如创建资源、执行动作）。
二、DDS底层视角：服务与话题的关系
ROS2的通信基于**DDS（Data Distribution Service）**实现，服务与话题的底层差异如下：
| 特性 | 话题（Topic） | 服务（Service） |
|---|---|---|
| 通信方向 | 单向（发布者→订阅者） | 双向（客户端→服务端→客户端） |
| 数据模式 | 持续流（无界数据） | 请求-响应（单次交互） |
| DDS映射 | 映射为DDS的“数据发布-订阅” | 映射为两个DDS话题：一个用于请求，一个用于响应 |
| 典型场景 | 传感器数据、状态广播 | 创建资源、执行动作并获取结果 |
简言之，服务是**“有结果的话题组合”**——客户端向服务端的“请求话题”发消息，服务端处理后向客户端的“响应话题”回消息，DDS保证这一过程的可靠性。
三、服务工具链：ros2 service命令详解
3.1 列出所有服务及类型
使用ros2 service list -t可查看当前系统的服务名称及其接口类型：
ros2 service list -t
以海龟模拟器为例，输出类似：
/clear [std_srvs/srv/Empty]
/kill [turtlesim/srv/Kill]
/reset [std_srvs/srv/Empty]
/spawn [turtlesim/srv/Spawn]
# 其他服务...
- 服务名（如
/spawn）是通信的唯一标识； - 接口类型（如
[turtlesim/srv/Spawn]）定义了请求和响应的结构。
3.2 查看服务接口定义
通过ros2 interface show可查看服务接口的请求和响应结构：
ros2 interface show turtlesim/srv/Spawn
输出：
float32 x
float32 y
float32 theta
string name # Optional. A unique name will be created and returned if this is empty
---
string name
- 上半部分是**请求（Request）**字段：创建海龟的坐标（
x、y、theta）和名称（可选）； - 下半部分是**响应（Response）**字段：返回创建的海龟名称。
3.3 调用服务（请求-响应）
使用ros2 service call可手动发起服务请求。以创建海龟为例：
ros2 service call /spawn turtlesim/srv/Spawn "{x: 1, y: 1}"
终端输出请求和响应过程：
requester: making request: turtlesim.srv.Spawn_Request(x=1.0, y=1.0, theta=0.0, name='')
response:
turtlesim.srv.Spawn_Response(name='turtle2')
同时，海龟模拟器中会出现名为turtle2的新海龟，完成“请求-响应”的闭环。
四、rqt可视化调用服务
rqt是ROS2的可视化工具，可直观调用服务：
-
启动
rqt：rqt -
在
rqt中依次点击Plugins → Services → Service Caller，打开服务调用界面。 -
选择服务（如
/spawn），填写请求参数（x、y、theta等），点击Call即可发起请求，效果与命令行调用完全一致。
五、总结
本文详解了ROS2服务通信的核心知识：
- 概念与DDS底层：服务是双向请求-响应模式，基于DDS的双话题机制实现；
- 工具链使用：
ros2 service list -t、ros2 interface show、ros2 service call完成服务的查看、定义和调用； - 可视化调用：
rqt的Service Caller插件可直观发起服务请求。
服务通信是ROS2节点协作的重要方式，掌握后可实现带结果反馈的功能（如资源创建、动作执行），为复杂机器人系统的开发奠定基础。