重要参考：

课程链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Ci4y1L7ZZ

讲义链接:Introduction · Autolabor-ROS机器人入门课程《ROS理论与实践》零基础教程

10.4 nodelet

ROS通信是基于Node(节点)的，Node使用方便、易于扩展，可以满足ROS中大多数应用场景，但是也存在一些局限性，由于一个Node启动之后独占一根进程，不同Node之间数据交互其实是不同进程之间的数据交互，当传输类似于图片、点云的大容量数据时，会出现延时与阻塞的情况，比如：

现在需要编写一个相机驱动，在该驱动中有两个节点实现：其中节点A负责发布原始图像数据，节点B订阅原始图像数据并在图像上标注人脸。如果节点A与节点B仍按照之前实现，两个节点分别对应不同的进程，在两个进程之间传递容量可观图像数据，可能就会出现延时的情况，那么该如何优化呢？

ROS中给出的解决方案是：Nodelet，通过Nodelet可以将多个节点集成进一个进程。

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概念

nodelet软件包旨在提供在同一进程中运行多个算法(节点)的方式，不同算法之间通过传递指向数据的指针来代替了数据本身的传输(类似于编程传值与传址的区别)，从而实现零成本的数据拷贝。

nodelet功能包的核心实现也是插件，是对插件的进一步封装：

• 不同算法被封装进插件类，可以像单独的节点一样运行；
• 在该功能包中提供插件类实现的基类：Nodelet；
• 并且提供了加载插件类的类加载器：NodeletLoader。

作用

应用于大容量数据传输的场景，提高节点间的数据交互效率，避免延时与阻塞。

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另请参考:

• nodelet - ROS Wiki

• nodelet/Tutorials/Running a nodelet - ROS Wiki

• common_tutorials/nodelet_tutorial_math at noetic-devel · ros/common_tutorials · GitHub

10.4.1 使用演示

在ROS中内置了nodelet案例，我们先以该案例演示nodelet的基本使用语法，基本流程如下：

1. 案例简介；
2. nodelet基本使用语法；
3. 内置案例调用。

1.案例简介

以“ros- [ROS_DISTRO] -desktop-full”命令安装ROS时，nodelet默认被安装，如未安装，请调用如下命令自行安装：

sudo apt install ros-<<ROS_DISTRO>>-nodelet-tutorial-math

在该案例中，定义了一个Nodelet插件类：Plus，这个节点可以订阅一个数字，并将订阅到的数字与参数服务器中的 value 参数相加后再发布。

需求:再同一线程中启动两个Plus节点A与B，向A发布一个数字，然后经A处理后，再发布并作为B的输入，最后打印B的输出。

2.nodelet 基本使用语法

使用语法如下：

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

3.内置案例调用

1.启动roscore

roscore

2.启动manager

rosrun nodelet nodelet manager __name:=mymanager

__name:= 用于设置管理器名称。

3.添加nodelet节点

添加第一个节点：

rosrun nodelet nodelet load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager __name:=n1 _value:=100

添加第二个节点：

rosrun nodelet nodelet load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager __name:=n2 _value:=-50 /n2/in:=/n1/out

PS: 解释

rosrun nodelet nodelet load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager __name:=n1 _value:=100

1. rosnode list 查看，nodelet 的节点名称是: /n1；
2. rostopic list 查看，订阅的话题是: /n1/in，发布的话题是: /n1/out；
3. rosparam list查看，参数名称是: /n1/value。

rosrun nodelet nodelet standalone nodelet_tutorial_math/Plus mymanager __name:=n2 _value:=-50 /n2/in:=/n1/out

1. 第二个nodelet 与第一个同理；
2. 第二个nodelet 订阅的话题由 /n2/in 重映射为 /n1/out。

优化:也可以将上述实现集成进launch文件：

<launch><!-- 设置nodelet管理器 --><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="mymanager" args="manager" output="screen" /><!-- 启动节点1，名称为 n1, 参数 /n1/value 为100 --><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="n1" args="load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager" output="screen" ><param name="value" value="100" /></node><!-- 启动节点2，名称为 n2, 参数 /n2/value 为-50 --><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="n2" args="load nodelet_tutorial_math/Plus mymanager" output="screen" ><param name="value" value="-50" /><remap from="/n2/in" to="/n1/out" /></node></launch>

4.执行

向节点n1发布消息：

rostopic pub -r 10 /n1/in std_msgs/Float64 "data: 10.0"

打印节点n2发布的消息：

rostopic echo /n2/out

最终输出结果应该是：60。

10.4.2 nodelet实现

nodelet本质也是插件，实现流程与插件实现流程类似，并且更为简单，不需要自定义接口，也不需要使用类加载器加载插件类。

需求:参考 nodelet 案例，编写 nodelet 插件类，可以订阅输入数据，设置参数，发布订阅数据与参数相加的结果。

流程:

1. 准备；

2. 创建插件类并注册插件;

3. 构建插件库;

4. 使插件可用于ROS工具链；

5. 执行。

1.准备

新建功能包，导入依赖： roscpp、nodelet；

2.创建插件类并注册插件

#include "nodelet/nodelet.h"
#include "pluginlib/class_list_macros.h"
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/Float64.h"namespace nodelet_demo_ns {
class MyPlus: public nodelet::Nodelet {public:MyPlus(){value = 0.0;}void onInit(){//获取 NodeHandleros::NodeHandle& nh = getPrivateNodeHandle();//从参数服务器获取参数nh.getParam("value",value);//创建发布与订阅对象pub = nh.advertise<std_msgs::Float64>("out",100);sub = nh.subscribe<std_msgs::Float64>("in",100,&MyPlus::doCb,this);}//回调函数void doCb(const std_msgs::Float64::ConstPtr& p){double num = p->data;//数据处理double result = num + value;std_msgs::Float64 r;r.data = result;//发布pub.publish(r);}private:ros::Publisher pub;ros::Subscriber sub;double value;};
}
PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(nodelet_demo_ns::MyPlus,nodelet::Nodelet)

3.构建插件库

CMakeLists.txt配置如下：

...
add_library(mynodeletlibsrc/myplus.cpp
)
...
target_link_libraries(mynodeletlib${catkin_LIBRARIES}
)

编译后，会在  工作空间/devel/lib/ 生成文件：libmynodeletlib.so。

4.使插件可用于ROS工具链

4.1配置xml

新建 xml 文件，名称自定义(比如:my_plus.xml)，内容如下：

<library path="lib/libmynodeletlib"><class name="demo04_nodelet/MyPlus" type="nodelet_demo_ns::MyPlus" base_class_type="nodelet::Nodelet" ><description>hello</description></class>
</library>

4.2导出插件

<export><!-- Other tools can request additional information be placed here --><nodelet plugin="${prefix}/my_plus.xml" />
</export>

5.执行

可以通过launch文件执行nodelet，示例内容如下：

<launch><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="my" args="manager" output="screen" /><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="p1" args="load demo04_nodelet/MyPlus my" output="screen"><param name="value" value="100" /><remap from="/p1/out" to="con" /></node><node pkg="nodelet" type="nodelet" name="p2" args="load demo04_nodelet/MyPlus my" output="screen"><param name="value" value="-50" /><remap from="/p2/in" to="con" /></node></launch>

运行launch文件，可以参考上一节方式向 p1发布数据，并订阅p2输出的数据，最终运行结果也与上一节类似。