Apollo 系统启动流程

概述

Apollo 自动驾驶系统的启动是一个多层级的过程，从宿主机的 Docker 容器创建，到容器内的 CyberRT 框架初始化，再到各功能模块的加载与运行。整个链路可以概括为：

宿主机执行 dev_start.sh 创建并启动 Docker 开发容器
用户通过 dev_into.sh 进入容器
在容器内通过 cyber_launch 工具解析 .launch 文件
cyber_launch 为每个模块启动 mainboard 进程
mainboard 解析 .dag 配置文件，通过 ClassLoader 动态加载组件库并初始化组件

启动流程总览

Docker 容器启动

启动脚本

Apollo 的 Docker 环境管理脚本位于 docker/scripts/ 目录下：

脚本	用途
`dev_start.sh`	创建并启动开发容器
`dev_into.sh`	进入已运行的开发容器
`docker_base.sh`	Docker 公共函数库（GPU 检测、容器管理等）
`runtime_start.sh`	启动运行时容器（生产环境）
`cyber_start.sh`	启动 Cyber 专用容器

dev_start.sh 执行流程

dev_start.sh 的核心操作是执行 docker run，关键参数包括：

bash

docker run -itd \
    --privileged \                              # 特权模式，访问硬件设备
    --name "apollo_dev_${USER}" \               # 容器名称
    -e NVIDIA_VISIBLE_DEVICES=all \             # GPU 透传
    -v $APOLLO_ROOT_DIR:/apollo \               # 挂载源码目录
    -v /dev:/dev \                              # 挂载设备目录
    --net host \                                # 使用宿主机网络
    -w /apollo \                                # 工作目录
    --shm-size "2G" \                           # 共享内存大小
    --pid=host \                                # 共享宿主机 PID 命名空间
    "${DEV_IMAGE}" \
    /bin/bash

容器内用户初始化

容器启动后，docker_start_user.sh 会被自动执行，完成以下操作：

创建与宿主机同名的用户账户（UID/GID 映射）
配置用户 bashrc 环境
设置 /opt/apollo 目录权限
授予设备访问权限（GPS、摄像头、IMU 等）
配置 core dump 路径

进入容器

bash

bash docker/scripts/dev_into.sh

该脚本执行 docker exec -it apollo_dev_${USER} /bin/bash，进入已运行的容器。

cyber_launch 启动工具

cyber_launch 是 Apollo 的模块启动入口，位于 cyber/tools/cyber_launch/cyber_launch.py。它负责解析 .launch XML 文件，并为每个模块创建对应的进程。

使用方式

bash

# 启动模块
cyber_launch start /apollo/modules/planning/planning_component/launch/planning.launch

# 停止模块
cyber_launch stop /apollo/modules/planning/planning_component/launch/planning.launch

# 通过便捷脚本启动（内部调用 cyber_launch）
bash scripts/planning.sh start

launch 文件格式

launch 文件是 XML 格式，根元素为 <cyber>，包含一个或多个 <module> 子元素。

基本结构

xml

<cyber>
    <module>
        <name>模块名称</name>
        <dag_conf>DAG 配置文件路径</dag_conf>
        <process_name>进程名称</process_name>
    </module>
</cyber>

完整字段说明

字段	必填	说明
`name`	是	模块名称，用于日志标识
`dag_conf`	是*	DAG 配置文件路径，可指定多个。`type=binary` 时可为空
`process_name`	否	进程名称/进程组。`type=binary` 时为可执行命令
`type`	否	进程类型：`library`（默认）或 `binary`
`sched_name`	否	调度策略名称，默认 `CYBER_DEFAULT`
`exception_handler`	否	异常处理策略：`respawn`（自动重启）或 `exit`（退出所有）
`respawn_limit`	否	自动重启次数上限，默认 3
`plugin`	否	插件描述文件路径
`cpuprofile`	否	CPU 性能分析输出文件
`memprofile`	否	内存性能分析输出文件
`nice`	否	进程优先级调整值

示例：标准模块（library 类型）

xml

<!-- canbus.launch -->
<cyber>
    <module>
        <name>canbus</name>
        <dag_conf>/apollo/modules/canbus/dag/canbus.dag</dag_conf>
        <process_name>canbus</process_name>
    </module>
</cyber>

示例：多 DAG 模块

一个 launch 文件中的同一个 module 可以加载多个 DAG 文件，它们共享同一个进程：

xml

<!-- planning.launch -->
<cyber>
    <module>
        <name>planning</name>
        <dag_conf>/apollo/modules/external_command/process_component/dag/external_command_process.dag</dag_conf>
        <dag_conf>/apollo/modules/planning/planning_component/dag/planning.dag</dag_conf>
        <process_name>planning</process_name>
    </module>
</cyber>

示例：二进制类型模块

xml

<!-- dreamview_plus.launch -->
<cyber>
    <module>
        <name>dreamview_plus</name>
        <dag_conf></dag_conf>
        <type>binary</type>
        <process_name>
            dreamview_plus --flagfile=/apollo/modules/dreamview_plus/conf/dreamview.conf
        </process_name>
        <exception_handler>respawn</exception_handler>
    </module>
</cyber>

示例：感知模块（多 DAG 复杂配置）

xml

<!-- perception_all.launch -->
<cyber>
    <module>
        <name>perception</name>
        <process_name>perception</process_name>
        <!-- camera front -->
        <dag_conf>/apollo/modules/perception/camera_detection_multi_stage/dag/camera_detection_multi_stage_front.dag</dag_conf>
        <dag_conf>/apollo/modules/perception/camera_tracking/dag/camera_tracking_front.dag</dag_conf>
        <!-- lidar -->
        <dag_conf>/apollo/modules/perception/pointcloud_preprocess/dag/pointcloud_preprocess.dag</dag_conf>
        <dag_conf>/apollo/modules/perception/lidar_detection/dag/lidar_detection.dag</dag_conf>
        <dag_conf>/apollo/modules/perception/lidar_tracking/dag/lidar_tracking.dag</dag_conf>
        <!-- radar -->
        <dag_conf>/apollo/modules/perception/radar_detection/dag/radar_detection_front.dag</dag_conf>
        <!-- fusion -->
        <dag_conf>/apollo/modules/perception/multi_sensor_fusion/dag/multi_sensor_fusion.dag</dag_conf>
    </module>
</cyber>

cyber_launch 处理逻辑

cyber_launch 解析 launch XML 后，对每个 <module> 节点：

读取 type 字段判断进程类型

若为 library（默认），构造 mainboard 命令：

bash

mainboard -d dag1.dag -d dag2.dag -p process_name -s sched_name

若为 binary，直接执行 process_name 中指定的命令
通过 ProcessMonitor 监控所有子进程的生命周期
支持 respawn 异常处理：进程异常退出时自动重启（上限可配置）

mainboard 核心流程

mainboard 是 CyberRT 框架的组件宿主进程，位于 cyber/mainboard/。它是所有 library 类型模块的统一入口。

源码结构

cyber/mainboard/
├── mainboard.cc           # main 函数入口
├── module_argument.h/cc   # 命令行参数解析
├── module_controller.h/cc # 模块加载控制器
└── BUILD                  # Bazel 构建文件

mainboard 启动序列

命令行参数

mainboard [OPTION]...

选项：
  -h, --help                    帮助信息
  -d, --dag_conf=CONFIG_FILE    DAG 配置文件路径（可多次指定）
  -p, --process_name=NAME       进程组名称
  -s, --sched_name=NAME         调度策略名称
  --plugin=FILE                 插件描述文件路径
  --disable_plugin_autoload     禁用插件自动加载
  -c, --cpuprofile              启用 CPU 性能分析
  -o, --profile_filename=FILE   CPU 分析输出文件
  -H, --heapprofile             启用堆内存分析
  -O, --heapprofile_filename=FILE 堆分析输出文件

示例：
  mainboard -d /apollo/modules/planning/planning_component/dag/planning.dag -p planning
  mainboard -d dag1.dag -d dag2.dag -p perception -s CYBER_DEFAULT

DAG 配置文件

DAG（Directed Acyclic Graph）配置文件定义了模块的组件拓扑结构，使用 protobuf 文本格式。

Proto 定义

DAG 配置的 protobuf schema 定义在 cyber/proto/dag_conf.proto：

protobuf

// dag_conf.proto
message DagConfig {
  repeated ModuleConfig module_config = 1;
}

message ModuleConfig {
  optional string module_library = 1;           // 动态库路径
  repeated ComponentInfo components = 2;         // 普通组件列表
  repeated TimerComponentInfo timer_components = 3; // 定时器组件列表
}

message ComponentInfo {
  optional string class_name = 1;               // 组件类名
  optional ComponentConfig config = 2;           // 组件配置
}

message TimerComponentInfo {
  optional string class_name = 1;               // 组件类名
  optional TimerComponentConfig config = 2;      // 定时器组件配置
}

组件配置定义在 cyber/proto/component_conf.proto：

protobuf

// component_conf.proto
message ComponentConfig {
  optional string name = 1;                     // 组件名称
  optional string config_file_path = 2;         // protobuf 配置文件路径
  optional string flag_file_path = 3;           // gflags 配置文件路径
  repeated ReaderOption readers = 4;            // 输入 channel 配置
}

message TimerComponentConfig {
  optional string name = 1;
  optional string config_file_path = 2;
  optional string flag_file_path = 3;
  optional uint32 interval = 4;                 // 定时触发间隔（毫秒）
}

message ReaderOption {
  optional string channel = 1;                  // channel 名称
  optional QosProfile qos_profile = 2;          // QoS 配置
  optional uint32 pending_queue_size = 3;       // 待处理队列大小，默认 1
}

两种组件类型

Apollo 中有两种组件类型，对应不同的触发机制：

Component（消息驱动型）

当订阅的 channel 收到消息时触发 Proc() 回调。适用于需要响应外部输入的模块。

protobuf

# routing.dag - 消息驱动组件示例
module_config {
    module_library : "modules/routing/librouting_component.so"
    components {
        class_name : "RoutingComponent"
        config {
            name : "routing"
            config_file_path: "/apollo/modules/routing/conf/routing_config.pb.txt"
            flag_file_path: "/apollo/modules/routing/conf/routing.conf"
            readers: [
                {
                    channel: "/apollo/raw_routing_request"
                    qos_profile: {
                        depth : 10
                    }
                }
            ]
        }
    }
}

TimerComponent（定时驱动型）

按固定时间间隔触发 Proc() 回调。适用于需要周期性执行的模块。

protobuf

# canbus.dag - 定时器组件示例
module_config {
    module_library : "modules/canbus/libcanbus_component.so"
    timer_components {
        class_name : "CanbusComponent"
        config {
            name: "canbus"
            config_file_path: "/apollo/modules/canbus/conf/canbus_conf.pb.txt"
            flag_file_path: "/apollo/modules/canbus/conf/canbus.conf"
            interval: 10    # 每 10ms 触发一次
        }
    }
}

DAG 加载机制详解

ModuleController::LoadAll() 的加载过程：

加载插件：遍历命令行指定的插件描述文件，调用 PluginManager::LoadPlugin()；若未禁用自动加载，还会调用 LoadInstalledPlugins()
解析 DAG 路径：通过 APOLLO_DAG_PATH 环境变量搜索 DAG 文件的实际路径
统计组件数量：预先遍历所有 DAG 文件，统计 component 和 timer_component 总数，用于调度器资源分配
逐个加载 DAG：对每个 DAG 文件调用 LoadModule(path)

ModuleController::LoadModule() 的处理过程：

使用 GetProtoFromFile() 将 DAG 文件反序列化为 DagConfig protobuf 对象
遍历 module_config 列表：
- 通过 APOLLO_LIB_PATH 环境变量定位 module_library 指定的 .so 动态库
- 调用 ClassLoaderManager::LoadLibrary() 加载动态库
- 遍历 components，使用 CreateClassObj<ComponentBase>(class_name) 创建组件实例
- 调用 component->Initialize(config) 初始化组件（注册 Reader、Writer、定时器等）
- 将组件实例存入 component_list_ 保持生命周期

完整启动链路

以启动 Planning 模块为例，展示从 Docker 到��件运行的完整链路：

典型操作步骤

bash

# 1. 启动 Docker 开发容器（宿主机执行）
cd /apollo
bash docker/scripts/dev_start.sh

# 2. 进入容器
bash docker/scripts/dev_into.sh

# 3. 启动 DreamView Plus（可视化界面）
cyber_launch start /apollo/modules/dreamview_plus/launch/dreamview_plus.launch

# 4. 启动各功能模块（可通过 DreamView 界面操作，或手动执行）
cyber_launch start /apollo/modules/localization/launch/rtk_localization.launch
cyber_launch start /apollo/modules/canbus/launch/canbus.launch
cyber_launch start /apollo/modules/control/control_component/launch/control.launch
cyber_launch start /apollo/modules/planning/planning_component/launch/planning.launch
cyber_launch start /apollo/modules/prediction/launch/prediction.launch
cyber_launch start /apollo/modules/routing/launch/routing.launch
cyber_launch start /apollo/modules/perception/launch/perception_all.launch

# 5. 使用便捷脚本（等效方式）
bash scripts/dreamview_plus.sh start
bash scripts/planning.sh start

# 6. 停止模块
cyber_launch stop /apollo/modules/planning/planning_component/launch/planning.launch

模块目录结构约定

每个 Apollo 功能模块遵循统一的目录结构：

modules/<module_name>/
├── conf/                    # 配置文件
│   ├── <module>.conf        # gflags 配置
│   └── <module>_conf.pb.txt # protobuf 配置
├── dag/                     # DAG 配置文件
│   └── <module>.dag
├── launch/                  # Launch 启动文件
│   └── <module>.launch
├── proto/                   # protobuf 消息定义
├── lib<module>_component.so # 编译产物（动态库）
└── ...                      # 源码文件

环境变量

mainboard 在加载过程中依赖以下环境变量：

环境变量	说明
`APOLLO_DAG_PATH`	DAG 文件搜索路径
`APOLLO_LIB_PATH`	动态库搜索路径
`APOLLO_LAUNCH_PATH`	launch 文件默认搜索路径，默认 `/apollo`
`APOLLO_ENV_WORKROOT`	工作根目录，默认 `/apollo`

进程与组件的关系

理解 Apollo 中进程和组件的关系对调试和性能优化很重要：

一个 launch 文件可以定义多个 module，每个 module 对应一个独立进程
一个 module（进程）可以加载多个 dag 文件
一个 dag 文件可以包含多个 module_config
一个 module_config 对应一个动态库（.so），可包含多个组件
同一进程内的组件共享地址空间，通过共享内存或进程内通信高效交换数据

贡献者

Steven Moder

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Apollo 系统启动流程 ​

概述 ​

启动流程总览 ​

Docker 容器启动 ​

启动脚本 ​

dev_start.sh 执行流程 ​

容器内用户初始化 ​

进入容器 ​

cyber_launch 启动工具 ​

使用方式 ​

launch 文件格式 ​

基本结构 ​

完整字段说明 ​

示例：标准模块（library 类型） ​

示例：多 DAG 模块 ​

示例：二进制类型模块 ​

示例：感知模块（多 DAG 复杂配置） ​

cyber_launch 处理逻辑 ​

mainboard 核心流程 ​

源码结构 ​

mainboard 启动序列 ​

命令行参数 ​

DAG 配置文件 ​

Proto 定义 ​

两种组件类型 ​

Component（消息驱动型） ​

TimerComponent（定时驱动型） ​

DAG 加载机制详解 ​

完整启动链路 ​

典型操作步骤 ​

模块目录结构约定 ​

环境变量 ​

进程与组件的关系 ​

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Apollo 系统启动流程

概述

启动流程总览

Docker 容器启动

启动脚本

dev_start.sh 执行流程

容器内用户初始化

进入容器

cyber_launch 启动工具

使用方式

launch 文件格式

基本结构

完整字段说明

示例：标准模块（library 类型）

示例：多 DAG 模块

示例：二进制类型模块

示例：感知模块（多 DAG 复杂配置）

cyber_launch 处理逻辑

mainboard 核心流程

源码结构

mainboard 启动序列

命令行参数

DAG 配置文件

Proto 定义

两种组件类型

Component（消息驱动型）

TimerComponent（定时驱动型）

DAG 加载机制详解

完整启动链路

典型操作步骤

模块目录结构约定

环境变量

进程与组件的关系