CSCC 2026 | ROS2/DDS 调优与验证开发文档

项目定位：操作系统设计赛（OS 功能挑战赛道）
核心目标：优化 ROS2 DDS 实时性
当前版本：v0.0.1
维护者：GSL 团队

变更日志

版本	日期	变更内容	记录人
v0.0.1	2026.04.20	文档初始化，同步赛题学习路线第一阶段，安装 ROS2 环境	S

目录

1. 硬件基础设施与连接规范
2. 学习路线与进度追踪
3. 核心性能指标看板
4. 开发与实验规范
5. 附录：工具、评分与命令速查

第一章 硬件基础设施与连接规范

1. 资产清单

节点名称	硬件型号	角色	系统状态
Node A	Orange Pi AI Pro	发布端	ROS2 Humble
Node B	Orange Pi AI Pro	订阅端	ROS2 Humble

2. 基础设施配置记录

• 系统版本：Ubuntu 22.04 LTS
• 运行状态：Node A 长期在线；Node B 需联系 [S] 开启。
• 时钟同步：[待同步]（Chrony 同步中 / PTP 同步中）

第二章 学习路线与进度追踪

阶段一：环境搭建与基准测试

• Node A 连通性验证
• Node B 环境初始化
• 编写高精度时间戳消息发布/订阅节点
• 导出默认配置下的第一份性能 CSV 数据（Latency/CPU/RSS）

阶段二：中间件核心调优 (必做任务 60分)

• QoS 策略定制：针对 /cmd_vel 和 /scan 编写差异化 QoS
• 传输层优化：配置 fastdds.xml 启用 SHM (共享内存)
• 资源约束达标：发布频率不变前提下，降低 CPU ≤ 30% & 内存 ≤ 128MB

阶段三：系统级极限优化 (加分任务 40分)

• 多 DDS 横向对比：安装测试 CycloneDDS、Iceoryx
• RT 内核改造：部署 PREEMPT_RT 补丁，进行绑核 (taskset) 实验
• 网络抗干扰：使用 tc netem 模拟丢包下的重传策略优化
• 动态 QoS：实现链路质量自适应切换逻辑

第三章 核心性能指标看板

规则：所有数据必须在 Node B 处于稳态且无干扰时采集。

维度	基线参考 (默认配置)	目标约束	当前实测 (时间)	达成状态
CPU 占用率	[待填] %	≤ 30%	-	FALSE
内存 RSS	[待填] MB	≤ 128MB	-	FALSE
P99 延迟 (cmd)	[待填] ms	降低 ≥ 25%	-	FALSE
丢包率 (scan)	[待填] %	≤ 1%	-	FALSE
抖动标准差	[待填] ms	降低 ≥ 30%	-	FALSE

第四章 开发与实验规范

4.1 Workspace 框架样例

dev_ws
├── build/
├── install/
├── log/
└── src/
    ├── launch/                # 存放 launch 文件
    ├── my_cpp_pkg/            # C++ 源代码包
    │   ├── CMakeLists.txt
    │   ├── package.xml
    │   └── src/hello_node.cpp
    └── my_py_pkg/             # Python 源代码包
        ├── package.xml
        ├── setup.py
        └── my_py_pkg/py_node.py

4.2 仓库维护规范

• 身份设置：git config --global user.name "YourName"
• 提交规范：采用 Angular 规范，例如 feat(camera): 描述内容。
• 分支管理：main 为稳定版，dev 为主开发分支，功能开发使用 feature-xxx。

附录

附录一：推荐工具链速查表

类别	工具	用途
ROS2 监控	ros2 topic hz/bw/delay	测量频率、带宽、延迟
DDS 可视化	fastdds_monitor	QoS 可视化验证
系统监控	htop / iotop	CPU 与磁盘 IO 监控
性能剖析	perf	CPU 采样与火焰图生成
网络模拟	tc netem	模拟丢包与延迟注入

附录二：常用命令备忘

• 编译空间：colcon build --symlink-install
• 查看进程 RSS：ps -o pid,rss,vsz,comm -p <PID>
• 网络损伤注入：sudo tc qdisc add dev eth0 root netem loss 5% delay 10ms
• 清理网络损伤：sudo tc qdisc del dev eth0 root

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