关于节点组合

ROS 1 —— Nodes vs. Nodelets

在 ROS 1 中，你可以将代码编写为 ROS 节点（node）或 ROS nodelet。 ROS 1 节点被编译为可执行文件，而 nodelet 则被编译为共享库，在运行时由一个容器进程加载。

ROS 2 —— 统一 API

在 ROS 2 中，推荐的代码编写方式类似于 nodelet——我们称之为 Component（组件）。这样更容易向现有代码中添加通用概念，例如生命周期（life cycle）。 ROS 1 中最大的缺点是编写节点和 nodelet 需要使用两套不同的 API，而在 ROS 2 中，两种方式共用同一套 API，这个问题得以避免。

注意：仍然可以使用 node 风格的”编写自己的 main”方式，但对于常见情况不推荐这样做。

由于进程布局是在部署时才决定的，用户可以灵活选择：

在独立进程中运行多个节点，从而获得进程隔离、故障隔离等优势，也更容易单独调试某个节点
在单个进程中运行多个节点，从而降低通信开销，并可选地使用更高效的进程内通信（Intra Process Communication）

此外，可以通过 ros2 launch 使用专门的 launch 动作（action）来自动化上述操作。

组件容器（Component Container）

组件容器是一个宿主进程，允许你在运行时在同一进程空间中加载和管理多个组件。

目前可用的通用组件容器类型如下：

component_container
- 使用单个 SingleThreadedExecutor 来执行组件的组件容器。
component_container --executor-type multi-threaded
- 使用单个 MultiThreadedExecutor 来执行组件的组件容器。
component_container --executor-type events-cbg
- 使用单个 EventsCBGExecutor 来执行组件的组件容器。
component_container --executor-type single-threaded --isolated
- 为每个组件使用专用 executor 的组件容器：可用选项包括 SingleThreadedExecutor（默认）、MultiThreadedExecutor 和 EventsCBGExecutor。

对于使用 MultiThreadedExecutor 或 EventsCBGExecutor 的隔离和非隔离组件容器，可以通过 ROS 参数 thread_num 配置事件处理线程的数量。在隔离模式下，每个专用 executor 都将使用 thread_num 个线程创建。

有关 Executor 类型的更多信息，请参见 Executor 类型（TypesOfExecutors）。有关每种组件容器选项的更多信息，请参见组合教程中的组件容器类型（ComponentContainerTypes）。

编写组件

由于组件只被构建为共享库，它没有 main 函数（参见 Talker 源代码）。组件通常是 rclcpp::Node 的子类。由于它不控制线程，因此不应在其构造函数中执行任何长时间运行或阻塞的任务。相反，它可以使用定时器来获取周期性通知。此外，它可以创建发布者（publisher）、订阅者（subscriber）、服务端和客户端。

让一个类成为组件的关键在于，它需要使用 rclcpp_components 包中的宏完成自注册（参见源代码的最后一行）。这样，当共享库被加载到运行中的进程时，组件就可以被发现——它相当于一个入口点。

此外，一旦创建了组件，就必须将其注册到索引中，以便工具可以发现它。

add_library(talker_component SHARED src/talker_component.cpp)
rclcpp_components_register_nodes(talker_component "composition::Talker")
# To register multiple components in the same shared library, use multiple calls
# rclcpp_components_register_nodes(talker_component "composition::Talker2")

示例教程请参考编写可组合节点（Writing a Composable Node）教程。

注意：为了让 component_container 能够找到所需的组件，它必须从一个已经 source 了相应工作空间的 shell 中执行或启动。

CMake 注册宏

ROS 2 提供了两个用于注册组件的 CMake 宏，各自用于不同的目的：

`rclcpp_components_register_node`

此宏注册一个组件并生成一个独立的可执行文件。当你既想要可组合性，又希望能够将节点作为独立进程运行时，请使用此宏。

add_library(talker_component SHARED src/talker_component.cpp)
rclcpp_components_register_node(talker_component
  PLUGIN "composition::Talker"
  EXECUTABLE talker)

`rclcpp_components_register_nodes`

此宏注册一个或多个组件用于运行时组合，但不创建独立可执行文件。当你只想要一个在运行时加载到组件容器中的纯组件库时，请使用此宏。

add_library(talker_component SHARED src/talker_component.cpp)
rclcpp_components_register_nodes(talker_component "composition::Talker")

使用组件

composition 包包含了多种使用组件的方法。三种最常见的方法是：

启动一个通用容器进程，并调用容器提供的 ROS 服务 load_node。 ROS 服务将加载通过包名和库名指定的组件，并在运行中的进程内开始执行它。除了以编程方式调用 ROS 服务外，你还可以使用命令行工具，通过传入命令行参数来调用 ROS 服务。
创建一个自定义可执行文件，包含多个在编译时已知的节点。此方法要求每个组件都有一个头文件（在第一种情况下并非严格需要）。
创建一个 launch 文件，并使用 ros2 launch 创建一个加载了多个组件的容器进程。

实际应用

试试组合示例（Composition demos）。