mirror of
https://github.com/dptech-corp/Uni-Lab-OS.git
synced 2025-12-14 13:14:39 +00:00
11 KiB
11 KiB
组网部署与主从模式配置
本文档介绍 Uni-Lab-OS 的组网架构、部署方式和主从模式的详细配置。
目录
架构概览
Uni-Lab-OS 支持多种部署模式：
┌──────────────────────────────────────────────┐
│ Cloud Platform/Self-hosted Platform │
│ uni-lab.bohrium.com │
│ (Resource Management, Task Scheduling, │
│ Monitoring) │
└────────────────────┬─────────────────────────┘
│ WebSocket / HTTP
│
┌──────────┴──────────┐
│ │
┌────▼─────┐ ┌────▼─────┐
│ Master │◄──ROS2──►│ Slave │
│ Node │ │ Node │
│ (Host) │ │ (Slave) │
└────┬─────┘ └────┬─────┘
│ │
┌────┴────┐ ┌────┴────┐
│ Device A│ │ Device B│
│ Device C│ │ Device D│
└─────────┘ └─────────┘
节点类型
主节点（Host Node）
功能:
- 创建和管理全局资源
- 提供 host_node 服务
- 连接云端平台
- 协调多个从节点
- 提供 Web 管理界面
启动命令:
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g host_devices.json
从节点（Slave Node）
功能:
- 管理本地设备
- 不连接云端（可选）
- 向主节点注册
- 执行分配的任务
启动命令:
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g slave_devices.json --is_slave
通信机制
ROS2 通信
用途: 节点间实时通信
通信方式:
- Topic: 状态广播（设备状态、传感器数据）
- Service: 同步请求（资源查询、配置获取）
- Action: 异步任务（设备操作、长时间运行）
示例:
# 查看ROS2节点
ros2 node list
# 查看topic
ros2 topic list
# 查看action
ros2 action list
WebSocket 通信
用途: 主节点与云端通信
特点:
- 实时双向通信
- 自动重连
- 心跳保持
配置:
# local_config.py
BasicConfig.ak = "your_ak"
BasicConfig.sk = "your_sk"
典型拓扑
单节点模式
适用场景: 小型实验室、开发测试
┌──────────────────┐
│ Uni-Lab Node │
│ ┌────────────┐ │
│ │ Device A │ │
│ │ Device B │ │
│ │ Device C │ │
│ └────────────┘ │
└──────────────────┘
优点:
- 配置简单
- 无网络延迟
- 适合快速原型
启动:
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g all_devices.json
主从模式
适用场景: 多房间、分布式设备
┌─────────────┐ ┌──────────────┐
│ Master Node │◄────►│ Slave Node 1 │
│ Coordinator │ │ Liquid │
│ Web UI │ │ Handling │
└──────┬──────┘ └──────────────┘
│
│ ┌──────────────┐
└────────────►│ Slave Node 2 │
│ Analytical │
│ (NMR/GC) │
└──────────────┘
优点:
- 物理分隔
- 独立故障域
- 易于扩展
适用场景:
- 设备物理位置分散
- 不同房间的设备
- 需要独立故障域
- 分阶段扩展系统
主节点:
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g host.json
从节点:
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g slave1.json --is_slave
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g slave2.json --is_slave --port 8003
云端集成模式
适用场景: 远程监控、多实验室协作
Cloud Platform
│
┌───────┴────────┐
│ │
Laboratory A Laboratory B
(Master Node) (Master Node)
优点:
- 远程访问
- 数据同步
- 任务调度
启动:
# 实验室A
unilab --ak your_ak --sk your_sk --upload_registry --use_remote_resource
# 实验室B
unilab --ak your_ak --sk your_sk --upload_registry --use_remote_resource
主从模式配置
主节点配置
1. 创建主节点设备图
host.json:
{
"nodes": [],
"links": []
}
2. 启动主节点
# 基本启动
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g host.json
# 带云端集成
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g host.json --upload_registry
# 指定端口
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g host.json --port 8002
3. 验证主节点
# 检查ROS2节点
ros2 node list
# 应该看到 /host_node
# 检查服务
ros2 service list | grep host_node
# Web界面
# 访问 http://localhost:8002
从节点配置
1. 创建从节点设备图
slave1.json:
{
"nodes": [
{
"id": "liquid_handler_1",
"name": "液体处理工作站",
"type": "device",
"class": "liquid_handler",
"config": {
"simulation": false
}
}
],
"links": []
}
2. 启动从节点
# 基本从节点启动
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g slave1.json --is_slave
# 指定不同端口（如果多个从节点在同一台机器）
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g slave1.json --is_slave --port 8003
# 跳过等待主节点（独立测试）
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g slave1.json --is_slave --slave_no_host
3. 验证从节点
# 检查节点连接
ros2 node list
# 检查设备状态
ros2 topic echo /liquid_handler_1/status
跨节点通信
资源访问
主节点可以访问从节点的资源：
# 在主节点或其他节点调用从节点设备
ros2 action send_goal /liquid_handler_1/transfer_liquid \
unilabos_msgs/action/TransferLiquid \
"{source: {...}, target: {...}, volume: 100.0}"
状态监控
主节点监控所有从节点状态：
# 订阅从节点状态
ros2 topic echo /liquid_handler_1/status
# 查看所有设备状态
ros2 topic list | grep status
网络配置
ROS2 DDS 配置
确保主从节点在同一网络：
# 检查网络可达性
ping <slave_node_ip>
# 设置ROS_DOMAIN_ID（可选，用于隔离）
export ROS_DOMAIN_ID=42
防火墙配置
建议做法：
为了确保 ROS2 DDS 通信正常，建议直接关闭防火墙，而不是配置特定端口。ROS2 使用动态端口范围，配置特定端口可能导致通信问题。
Linux:
# 关闭防火墙
sudo ufw disable
# 或者临时停止防火墙
sudo systemctl stop ufw
Windows:
# 在Windows安全中心关闭防火墙
# 控制面板 -> 系统和安全 -> Windows Defender 防火墙 -> 启用或关闭Windows Defender防火墙
验证网络连通性
在配置完成后，使用 ROS2 自带的 demo 节点来验证跨节点通信是否正常：
在主节点机器上（激活 unilab 环境后）：
# 启动talker
ros2 run demo_nodes_cpp talker
# 同时在另一个终端启动listener
ros2 run demo_nodes_cpp listener
在从节点机器上（激活 unilab 环境后）：
# 启动talker
ros2 run demo_nodes_cpp talker
# 同时在另一个终端启动listener
ros2 run demo_nodes_cpp listener
注意：必须在两台机器上互相启动 talker 和 listener，否则可能出现只能收不能发的单向通信问题。
预期结果：
- 每台机器的 listener 应该能同时接收到本地和远程 talker 发送的消息
- 如果只能看到本地消息，说明网络配置有问题
- 如果两台机器都能互相收发消息，则组网配置正确
本地网络要求
ROS2 通信:
- 同一局域网或 VPN
- 端口：默认 DDS 端口（7400-7500）
- 组播支持（或配置 unicast）
检查连通性:
# Ping测试
ping <target_ip>
# ROS2节点发现
ros2 node list
ros2 daemon stop && ros2 daemon start
云端连接
要求:
- HTTPS (443)
- WebSocket 支持
- 稳定的互联网连接
测试连接:
# 测试云端连接
curl https://uni-lab.bohrium.com/api/v1/health
# 测试WebSocket
# 启动Uni-Lab后查看日志
示例：多房间部署
场景描述
- 房间 A: 主控室，有 Web 界面
- 房间 B: 液体处理室
- 房间 C: 分析仪器室
房间 A - 主节点
# host.json
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g host.json --port 8002
房间 B - 从节点 1
# liquid_handler.json
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g liquid_handler.json --is_slave --port 8003
房间 C - 从节点 2
# analytical.json
unilab --ak your_ak --sk your_sk -g analytical.json --is_slave --port 8004
故障处理
节点离线
检测:
ros2 node list # 查看在线节点
处理:
- 检查网络连接
- 重启节点
- 检查日志
从节点无法连接主节点
-
检查网络：
ping <host_ip> -
检查 ROS_DOMAIN_ID：
echo $ROS_DOMAIN_ID -
使用
--slave_no_host测试：unilab --ak your_ak --sk your_sk -g slave.json --is_slave --slave_no_host
通信延迟
排查:
# 网络延迟
ping <node_ip>
# ROS2话题延迟
ros2 topic hz /device_status
ros2 topic bw /device_status
优化:
- 减少发布频率
- 使用 QoS 配置
- 优化网络带宽
数据同步失败
检查:
# 查看日志
tail -f unilabos_data/logs/unilab.log | grep sync
解决:
- 检查云端连接
- 验证 AK/SK
- 手动触发同步
资源不可见
检查资源注册：
ros2 service call /host_node/resource_list \
unilabos_msgs/srv/ResourceList
监控和维护
节点状态监控
# 查看所有节点
ros2 node list
# 查看话题
ros2 topic list