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性能比较

下面就以官网的测试数据为准，让我们一起来看看它们的性能差别到底怎样。

本次比较仅针对 Fast RTPS 和 ZeroMQ 的数据收发延迟和吞吐量两方面，传输模式都采用发布订阅制，而且会统一使用 Fast Buffers 序列化模块处理数据。

测试环境：

系统： Fedora 20 64bit as OS
硬件： Intel Core i3 @3.4GHz，4GB RAM，1Gbps Intel 千兆网络适配器

配置：

组件	Fast RTPS	ZeroMQ
版本	1.0	4.0.5
序列化	Fast Buffers 0.3.0	Fast Buffers 0.3.0
模式	基于UDP 的单播和多播，自动发现	发布订阅模式

Fast RTPS 和 ZeroMQ 有什么区别

Fast RTPS 的实时发布订阅模式是基于 UDP 协议实现，比较灵活而轻量，同时可靠性的实现是基于单播和多播时添加 ACK/NACK。

ZeroMQ 底层基于 TCP 协议实现，相对会消耗更多资源。

组件	Fast RTPS	ZeroMQ
传输	基于 UDP 协议实现，比较灵活而轻量，同时可靠性的实现是基于单播和多播时添加 ACK/NACK	基于 TCP 协议实现，不支持多播
协议头	RTPS 的协议头被设计得更加通用而灵活，包含比如关键主题、分发顺序等，所以协议头比较大	协议头比较小，不够灵活
节点发现	内置端点发现机制，Qos 兼容的情况下，只需指定主题名和主题数据类型，就可以自动匹配发布者和订阅者	不具备自动发现端点机制，实现通信前需要手动设置发布者和订阅者的 IP

延迟对比

所谓的延迟就是消息从一端顺利到达另一端所花费的时间。

一般在分组网络里，延迟有两种的测量方法，单向延迟和往返延迟。单向延迟测量的是发送时间，而往返延迟测量的是发送和接收回复的总时间。

由于往返延迟可通过仅在一端测量完成，是常用测量方法。

一对一传输：

一对一传输的情况下，单向消息延迟的计算，开始于发布端对消息序列化，然后发送到订阅端，订阅端接收消息并逆序列化完成为止的时间。而往返消息延迟的计算，开始于发布端对消息序列化，然后发送到订阅端，订阅端接收并返回消息，发布端接收到返回消息完成为止的时间。

比如下面的图中，往返时间是 T2-T1，对应发布订阅模式中延迟时间将是 (T2-T1)/2。

看看 Fast RTPS 和 ZeroMQ 消息的延迟测试结果比较：

总体来看，Fast RTPS 和 ZeroMQ 传输延迟曲线都呈现线性，但是 Fast RTPS 斜率更低。可以看到，在数据量比较小时，ZeroMQ 的传输延迟更好一些。但随着数据量的增加，Fast RTPS 延迟增长变慢，最终明显好于 ZeroMQ，数据量越大差距越大，

放大来看，当传输的数据量介乎 16 到 128 字节区间内时，ZeroMQ 的延时明显要更好，这归功于 ZeroMQ 的协议头比较小的原因。随着传输数据量的增加，协议头在整个数据包中的比例越来越小，对传输延迟的影响也越来越小，最终协议头小的优势失效。

一对多传输：

有多个订阅者的情况下，延迟测试和单个订阅者的测试类似，但多个订阅者接收到信息后只有一个订阅者会回复消息。往返时间是 T2-T1，对应发布订阅模式中延迟时间将是 (T2-T1)/2。

看看 Fast RTPS 和 ZeroMQ 消息的延迟测试结果比较：

当传输数据量比较小时，Fast RTPS 和 ZeroMQ 延迟非常接近。数据量增大后，Fast RTPS 多播的优势越发明显，比如传输的数据量达到 16 KBytes 时，Fast RTPS 比 ZeroMQ 要快 200 us。

即使数据量较小，但由于 ZeroMQ 不支持多播，为了向多个订阅者发送数据，就必须多次发送，势必增大延迟。消息订阅者越多，ZeroMQ 的传输延迟越大。Fast RTPS 由于具备多播的能力，所以延迟增加比较慢。

吞吐量对比

在网络通信中，数据吞吐量一般指的是信道数据成功传输的速率，单位是字节每秒。

测量数据吞吐量的方法很多，比较常用的就是发送一个大文件或者多个小文件，假设文件总大小为 size，监测文件传送到接收端的时间为 T，那么最后吞吐量的计算结果是 size / T。

测试对比的时候，RTPS 在一定时间内发送多组消息，但是吞吐量不是一个固定值而是一个范围，既然是范围就有最大值，为了找到这个最大值，需要不断尝试不同的消息量 D，找到能实现发布者发送管道最大化同时订阅者接收没有丢包的值。测试过程可看下图：

测试吞吐量同样既可以在发送端测试，也可以在接收端测试。两种测试方式在没有丢包的情况下是基本一致的，细微的差别来自于测试的时间有差异。如果存在丢包，吞吐量测试结果就依赖于在哪一端测试。为了统一测试规则，我们假设接收端没有丢包，吞吐量监测放在发送端。

再来看看 ZeroMQ 和 Fast RTPS 的数据吞吐量测试结果对比：

可以看到，ZeroMQ 在小数据量传输时数据吞吐量更高，这是由于 TCP 协议是经过吞吐量优化的流协议，会自动将多个小包合并成一包发送。而 Fast RTPS 如果需要实现类似的操作，需要额外使用主题的类型数组。

另外，相对地 ZeroMQ 需要比较大的数据量才能达到最大吞吐量，而 Fast RTPS 则能更快达到最大吞吐量，大概在 1000 字节的消息大小时超过 ZeroMQ。

总结

全文已结束，看到这里，你是否对 Fast RTPS 有了初步认识？终于明白为什么 ROS2 采用它作为底层通信的默认实现了吧？如果你有什么想法，可以直接在后台回复我，八戒恭候多时！

最后，非常感激各位朋友的点 「赞」 和点击 「在看」，谢谢！