リアルタイム実行環境におけるオープンソース出版／購読型通信ミドルウェアの性能評価

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作   者：

清水正晴; 

作者机构：

千葉工業大学未来ロボット技術研究センター; 

关键词：

Open-source;  Pub/sub communication middleware;  Real-time execution environment;  Shared memory; 

期刊名称：

計測自動制御学会論文集

i s s n：

0453-4654

年卷期：

2024 年 60 卷 1 期

页   码：

35-46

页   码：

摘   要：

実環境下で動作するロボットを実現するためには複数のソフトウェアモジュールの連携が必須である．これら複数ソフトウェアモジュールの連携を容易にするためのフレームワーク，ミドルウェアとしてRTミドルウェア国際標準規格に則つすこOpenRTM-aistや独自規格ではあるが多数の事例で利用されるROSが開発されオープンソースライセンスのもと，公開されている．一方,実環境下で動作するロボットのソフトウェア処理において，実環境の動的な変化に対応するためリアルタイム性も重要となる．リアルタイム性とは動的変化に対応可能な処理時間内に，必要なソフトウェア処理の完了が保証されること，または処理完了が予見可能であることを指している．このためOpenRTM-aistやROSのリアルタイム性能を向上させようという提案やその性能評価が多数行なわれている．しかしこれらの従来研究では，モジュール間·ノード間の通信を実現するほかに独自のスケジューラ機構を内包しており，通信以外の処理が含まれる．そのため時間制約の厳しいリアルタイムロボットアプリケーションにとってモジュール間の通信機能のみを提供する通信ミドルウェアのほうがモジュール間の通信にかかわる処理が少なく通信遅延などの性能に対して有利になると考えられる．このような理由からモジュール間の通信性能の高さやフレームワークではなくライブラリとして簡便に利用できることを利点として掲げる通信ミドルウヱアが多数開発，公開されている．このような多数の通信ミドルウェアが存在するため利用者にとって選択肢が多いという利点がある一方，その中からリアルタイムロボットアプリケーションに最適な通信ミドルウェアをどのように選択するのかという問題が発生する．このような状況のもと，これら通信ミドルウェアの主要開発者やコミュニティによって通信ミドルウェアの優位性を示す通信性能の評価が公開されている．しかしこれらの性能評価では，評価指標が統一されておらず互いに比較することができない．またリアルタイム実行環境において複数通信ミドルウェアの性能を統一的な基準で評価した既存研究もない．そこで本研究では,複数の通信ミドルウェアを統一された指標と適切に設定されたリアルタイム環境下にて比較,評価を行なうことを提案する．これによりリアルタイムロボットアプリケーションに利用される通信ミドルウェアを選定するのに必要な統一された比較可能な性能情報を提供できると考える．...