ROS学习|Nodetlet学习与使用

什么是Nodelet&为什么要用Nodelet

Nodelet旨在提供一种方法，在一台机器上、在一个进程中运行多个算法，在进程内传递消息时不会产生拷贝成本。
普通节点使用TCP。这对很多事情来说都很好用。但是，如果你有多个进程需要使用包含大量数据的消息（如图像或点云），打包消息，发送消息，然后解包，可能需要一点时间。如果两个进程在同一台计算机上，那么只需发送一个指向该数据的指针，而不是通过TCP发送数据本身，这样会更快。
但这只适用于同一台计算机上的进程（又称nodelet），因为一台计算机的指针对另一台计算机没有意义。另一方面，节点可以在联网的计算机上工作，因为你要发送实际的数据。
因此，nodelet不会使进程更快，但它是一种从一个进程到另一个进程获取信息的更快方式。一个好的经验法则是总是使用节点（因为它们更容易使用，而且更灵活），除非你遇到消息传递对你的应用程序来说太慢并导致问题的情况，那么你会考虑使用nodelets。

如何使用

Nodelet package 提供：

• 基类nodelet::Nodelet，用于实现nodelet；所有的nodelet都继承自这个基类，并且是动态可加载的（使用pluginlib）。
• NodeletLoader类，用于实例化nodelet； 提供命名空间、重映射参数等；
• 还有一个nodelet_manager进程，可以加载一个或多个nodelet。利用boost共享指针可以实现他们之间通信的零拷贝。

命令行api：

nodelet manager               - Launch a nodelet manager node
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
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举例：

roscore
rosrun nodelet nodelet manager __name:=nodelet_manager
rosrun nodelet nodelet load nodelet_tutorial_math/Plus nodelet_manager __name:=nodelet1 nodelet1/in:=foo _value:=1.1
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注意：rosrun命令中可以显式设置节点的名称，语法为：rosrun package-name executable-name __name:=node-name，这种方法将使用node-name参数给出的名称覆盖节点的默认名。

此时运行rosnode list将会看到：

/nodelet1
/nodelet_manager
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通过launch文件启动：

<launch>
  <node pkg="nodelet" type="nodelet" name="standalone_nodelet"  args="manager" output="screen"/>
  <node pkg="nodelet" type="nodelet" name="SampleNodelet" args="load example_pkg/SampleNodelet standalone_nodelet" output="screen">
  </node>
</launch>
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该launch打开两个nodelet, 更改第二个nodelet的name和args.

一个例子

nodelet和node很大程度上保持一致, 对外来说, nodelet几乎可以视为node, nodelet之间仍然是消息传输(只是内部实现由原始数据的传输改成了指针传输), 将node转换为nodelet只需要少量的改动.

nodelet的pkg组织架构和node有点相似, 包括: include, src, package.xml, CMakeLists.txt, 和 nodelet_plugins.xml.

step1： 创建pkg: catkin_create_pkg sample_nodelet nodelet roscpp rospy. 注意要依赖nodelet包.

**step2：**在include, src中创建一个类, 该类继承nodelet::Nodelet, 最好在类的外面加一个namespace, 可以以package名字做namespace. 类中有一个onInit()函数, 相当于main()函数.

//sample_nodelet.h
#ifndef __SAMPLE_NODELET_H__
#define __SAMPLE_NODELET_H__
#include 
namespace example_pkg
{
    class SampleNodelet: public nodelet::Nodelet
    {
    public:
        virtual void onInit();
    };
}
#endif //__SAMPLE_NODELET_H__
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**step3:**在cpp中实现onInit()函数, 编写自己的代码.

有个特别的地方是 cpp中还需要加一行
PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(example_pkg::SampleNodelet, nodelet::Nodelet)

//sample_nodelet.cpp
#include 
#include 
#include 
 
PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(example_pkg::SampleNodelet, nodelet::Nodelet)
 
namespace example_pkg
{
    void SampleNodelet::onInit()
    {
        NODELET_DEBUG("Initializing nodelet...");
        ROS_INFO("Nodelet is Ok for test!!");
    }

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step4: CMakelist中添加library. 这里我们发现, nodelet的pkg中没有main()没有可执行程序, 而是生成一个lib, 让ros调用.

# CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
project(sample_nodelet)
 
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  nodelet
  roscpp
  rospy
)
 
catkin_package(
 INCLUDE_DIRS include
 LIBRARIES ${PROJECT_NAME}
 CATKIN_DEPENDS nodelet roscpp rospy
 # DEPENDS system_lib
)
 
include_directories(
    include
    ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)
 
add_library(${PROJECT_NAME} src/sample_nodelet.cpp)
 
add_dependencies(${PROJECT_NAME} ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})
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step5: nodelet_plugins.xml是nodelet特有的, 文件名可以自己定, 最好用这个名字. xml文件里面指定nodelet的lib的路径, 以及nodelet类的名字.

<library path="lib/libsample_nodelet">
  <class name="example_pkg/SampleNodelet" type="example_pkg::SampleNodelet" base_class_type="nodelet::Nodelet">
  <description>
  This is my nodelet.
  </description>
  </class>
</library>
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step6: package.xml中增加export项, 把上一个xml文件的位置配置进去.

<?xml version="1.0"?>
<package>
  <name>sample_nodelet</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>The sample_nodelet package</description>
  <maintainer email="symao@todo.todo">symao</maintainer>
  <license>TODO</license>
  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  <build_depend>nodelet</build_depend>
  <build_depend>roscpp</build_depend>
  <build_depend>rospy</build_depend>
  <run_depend>nodelet</run_depend>
  <run_depend>roscpp</run_depend>
  <run_depend>rospy</run_depend>
 
  <!-- The export tag contains other, unspecified, tags -->
  <export>
    <nodelet plugin="${prefix}/nodelet_plugins.xml" />
  </export>
</package>
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至此, nodelet pkg的编写就基本完成. 可以用catkin_make直接编译

参考链接

ROSwiki
一篇知乎文章
Nodelet实例