ROS与C++入门教程-nodelet-介绍

ROS与C++入门教程-nodelet-介绍

说明：

• 介绍nodelet用途和使用
• nodelet包被设计为提供在算法之间具有零拷贝传输的相同进程中运行多个算法的方式。
• 这个包提供了实现节点所需的节点基类，以及用于实例化节点的NodeletLoader类。

Github

• https://github.com/ros/nodelet_core.git

原理

• Nodelets旨在提供一种在单机器单进程运行多个算法而不会在进程中传递消息时产生复制成本的方法。
• roscpp具有在同一节点内的发布和订阅调用之间进行零拷贝指针传递的优化
• 为了做到这一点，nodelet允许将类动态加载到同一个节点，然而它们提供了简单的单独命名空间，使得尽管nodelet在同一个进程中，它仍然像一个独立的节点
• 这进一步扩展了，它在运行时使用pluginlib是动态可加载的。

应用程序

• 高吞吐量数据流可以由许多节点组成，然后加载到同一进程，以避免复制和网络流量。

设计目标

• 使用现有的C++ ROS接口。
• 允许节点之间的数据的零拷贝传递
• 动态加载为插件以打破构建时间依赖性
• 位置透明，除了性能改进
• 节点或节点中编写代码将有最小差异。

技术

• 定义将用于动态加载的基类nodelet :: Nodelet。
• 所有nodelet都将继承这个基类，并且可以使用pluginlib进行动态加载。
• 它将提供命名空间，自动重映射参数和参数，就像它们是第一个类节点一样。
• 将有一个nodelet_manager进程，一个或多个nodelet可以加载到其中。
• 它们之间的任何通信都可以使用带有boost共享指针的零拷贝roscpp发布调用。

基本用法

• 用法：

nodelet usage:
nodelet load pkg/Type manager - Launch a nodelet of type pkg/Type on manager manager
nodelet standalone pkg/Type   - Launch a nodelet of type pkg/Type in a standalone node
nodelet unload name manager   - Unload a nodelet a nodelet by name from manager
nodelet manager               - Launch a nodelet manager node

• 对于命令行和启动文件示例，请参阅本教程运行节点

API

（1）Nodelet基类

• 参考API
• 公共方法：

//动态加载时使用的默认构造函数
Nodelet() 
//这个方法是一个描述nodelet如何启动。
//参数是管理器启动节点所需的参数。这将初始化nodelet基类，然后调用子类的onInit（）方法。
void init (const std::string& name, const ros::M_string& remapping_args, const std::vector<std::string>& my_argv); 

• 子类中使用的受保护成员和方法：

std::string             getName() //Get the name of the nodelet
ros::NodeHandle&        getNodeHandle () // Get the node handle (provides this nodelets custom remappings and name)
ros::NodeHandle&        getPrivateNodeHandle () // Get the private node handle (provides this nodelets custom remappings in its private namespace)
ros::NodeHandle&        getMTNodeHandle () // Get the node handle with the Multi Threaded callback queue. (provides this nodelets custom remappings and name)
ros::NodeHandle&        getMTPrivateNodeHandle () // Get the private node handle with the Multi Threaded callback queue. (provides this nodelets custom remappings in its private namespace)
ros::CallbackQueue&     getMTCallbackQueue () // Get the callback queue (threadpool available from the manager)
std::vector<std::string> getMyArgv() // Get command line arguments to the nodelet stripped of ROS and nodelet specific args.  

• 用于在子类中启动ROS API的初始化方法：

virtual void onInit () = 0 //Virtual and must be overridden by subclass. All initialization of the ROS infrastructure must be put into this function.

NODELET ROSCONSOLE宏

• 这些Nodelet封装是rosconsole宏。
• 它们包括详细程度级别DEBUG，INFO，WARN，ERROR和FATAL。
• 这些宏只会在nodelet方法中编译。
• 它们通过在运行的nodelet名称中设置命名的日志记录器来操作，以便您可以区分在运行的同一管理器下的两个相同类型的节点的输出。
• 他们也有优势，你可以转一个具体nodelet进入调试，而不是所有特定类型的节点。
• 示例代码：

#include "nodelet/nodelet.h"

//... inside a nodelet method
NODELET_DEBUG("My debug statement")
NODELET_DEBUG_STREAM("my debug statement " << (double) 1.0)
NODELET_DEBUG_COND( 1 == 1, "my debug_statement")
NODELET_DEBUG_STREAM_COND( 1 == 1, "my debug statement " << (double) 1.0)

从Nodelet发布

• 如果希望no-copy pub/sub工作，您必须将消息发布为shared_ptr。
• 有关更多详细信息，请参阅进程内发布和订阅。

线程模型

• 节点管理器具有线程池，该线程池在管理器内运行的所有节点之间共享。
• 这由参数“num_worker_threads”设置。
• 在nodelet中运行的代码中有两种可能的线程API。
• 默认线程模型有一个线程用于所有回调。还有一个多线程API。
• onInit，这个方法在init上调用，不应该阻塞或做重要的工作。
• Single Threaded API单线程API，使用方法getNodeHandle()和getPrivateNodeHandle()将保证所有回调都并行到达。
• Multi Threaded API多线程API,使用方法getMTNodeHandle()和getMTPrivateNodeHandle()回调将分布在管理器线程池。
• Additional Threads其他线程，它是节点创建自己的线程进行操作的有效操作。这些线程应该在析构函数中正确清理。
• Thread Sharing线程共享，所有nodelet共享管理器的线程池。如果nodelet阻塞线程，它们可能会阻止其他nodelet获得回调。确保管理器配置了足够的线程以防止阻塞。
• 注意：即使单个线程的节点句柄也可以每个节点使用池的1个线程。