node & master
一、 node
在ROS的世界里,最小的进程单元就是节点(node)。一个软件包里可以有多个可执行文件,可执行文件在运行之后就成了一个进程(process),这个进程在ROS中就叫做节点。 从程序角度来说,node就是一个可执行文件(通常为C++编译生成的可执行文件、Python脚本)被执行,加载到了内存之中;从功能角度来说,通常一个node负责者机器人的某一个单独的功能。由于机器人的功能模块非常复杂,我们往往不会把所有功能都集中到一个node上,而会采用分布式的方式,把鸡蛋放到不同的篮子里。例如有一个node来控制底盘轮子的运动,有一个node驱动摄像头获取图像,有一个node驱动激光雷达,有一个node根据传感器信息进行路径规划……这样做可以降低程序发生崩溃的可能性,试想一下如果把所有功能都写到一个程序中,模块间的通信、异常处理将会很麻烦。
我们在第二篇 ROS配置打开了小海龟的运动程序和键盘控制程序,在1.5节同样启动了键盘运动程序,这每一个程序便是一个node。ROS系统中不同功能模块之间的通信,也就是节点间的通信。我们可以把键盘控制替换为其他控制方式,而小海龟运动程序、机器人仿真程序则不用变化。这样就是一种模块化分工的思想。
二、master
由于机器人的元器件很多,功能庞大,因此实际运行时往往会运行众多的node,负责感知世界、控制运动、决策和计算等功能。那么如何合理的进行调配、管理这些node呢?这就要利用ROS提供给我们的节点管理器master, master在整个网络通信架构里相当于管理中心,管理着各个node。node首先在master处进行注册,之后master会将该node纳入整个ROS程序中。node之间的通信也是先由master进行“牵线”,才能两两的进行点对点通信。当ROS程序启动时,第一步首先启动master,由节点管理器处理依次启动node。
三、启动master和node
当我们要启动ROS时,首先输入命令:
roscore
此时ROS master启动,同时启动的还有rosout和parameter server。其中rosout是负责日志输出的一个节点,其作用是告知用户当前系统的状态,包括输出系统的error、warning等等,并且将log记录于日志文件中。parameter server即是参数服务器,它并不是一个node,而是存储参数配置的一个服务器,后文我们会单独介绍。每一次我们运行ROS的节点前,都需要把master启动起来,这样才能够让节点node启动和注册。
masterq启动之后,节点管理器master就开始按照系统的安排协调进行启动具体的节点。节点就是一个进程,只不过在ROS中它被赋予了专用的名字里——node。在第二章我们介绍了ROS的文件系统,我们知道一个package中存放着可执行文件,可执行文件是静态的,当系统执行这些可执行文件,将这些文件加载到内存中,它就成为了动态的node。具体启动node的语句是:
rosrun pkg_name node_name
通常我们运行ROS,就是按照这样的顺序启动。有时候节点太多,我们会选择用launch文件来启动。Master、Node之间以及Node之间的关系如下图所示:
rosrun和rosnode命令
rosrun命令的详细用法如下:
rosrun [--prefix cmd] [--debug] pkg_name node_name [ARGS]
rosrun将会寻找package下的名为executable的可执行程序,将可选参数ARGS传入。 例如在gdb下运行ros程序:
rosrun --prefix 'gdb -ex run --args' pkg_name node_name
rosnode命令的详细作用列表如下:
rosnode命令 | 作用 |
---|---|
rosnode help | rosnode使用帮助信息 |
rosnode list | 列出当前运行的node信息 |
rosnode info node_name | 显示出node的详细信息 |
rosnode kill node_name | 结束某个node |
rosnode ping | 测试连接节点 |
rosnode machine | 列出在特定机器或列表机器上运行的节点 |
rosnode cleanup | 清除不可到达节点的注册信息 |
以上命令中常用的为前三个,在开发调试时经常会需要查看当前node以及node信息,所以请记住这些常用命令。如果你想不起来,也可以通过rosnode help来查看rosnode命令的用法。