ROS架构（二）—

ROS架构（二）——计算图

从计算图的角度来看，ROS系统软件的功能模块以节点为单位独立运行，可以分布于多个相同或不同的主机中，在系统运行时通过端对端的拓扑结构进行连接。计算图是ROS处理数据的一种点对点的网络形式。程序运行时，所有进程以及他们所进行的数据处理，将会通过一种点对点的网络形式表现出来。这一级主要包括几个重要概念：节点（node）、消息（message）、主题（topic）、服务（service）。
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1、节点

节点就是一些直行运算任务的进程。ROS利用规模可增长的方式是代码模块化：一个系统就是典型的由很多节点组成的。在这里，节点也可以被称之为“软件模块”。我们使用“节点”使得基于ROS的系统在运行的时候更加形象化：当许多节点同时运行时，可以很方便的将端对端的通讯绘制成一个图表，在这个图表中，进程就是图中的节点，而端对端的连接关系就是其中弧线连接。在机器人应用中，多种功能需要协调工作，例如机械臂的控制需要首先获得视觉传感器处理过的信息。在应用中，每个节点应保持简介，每个节点对应一个功能，不要追求大而全。

2、消息

节点之间是通过传送消息进行通讯的。每一个消息都是一个严格的数据结构。原来标准的数据类型（整型，浮点型，布尔型等等）都是支持的，同时也支持原始数组类型。消息可以包含任意的嵌套结构和数组（很类似于C语言的结构structs）。ROS Master提供对于节点的名字注册和查找，如果没有Master进程，节点将无法找到要通讯的对象和调用的服务（Services）。在分布式系统应用中，Master进程应被运行在其中一个电脑上，其余的节点通过这个Master来通讯。

3、话题

主题（Topic）是所有ROS节点传递数据的方式。节点通过Topic来发送message（节点发布一个topic），节点也通过topic来接受message（节点订阅一个topic）。它们之间的关系类似于同学间通过小纸条交流，每个同学（节点Node）都可以在小纸条（主题Topic）上写或者读信息（Message）。节点之间没有其他的联系，只要message类型正确，便可以通过topic进行数据发送与读取。消息以一种发布/订阅的方式传递。一个节点可以在一个给定的主题中发布消息。一个节点针对某个主题关注与订阅特定类型的数据。可能同时有多个节点发布或者订阅同一个主题的消息。总体上，发布者和订阅者不了解彼此的存在。
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4、服务

在一些机器人应用中，单纯的发布/订阅机制的通信并不合适。Services为此针对需要请求/响应机制的应用，允许一个节点call另外一个节点去执行一个具体功能，任务。虽然基于话题的发布/订阅模型是很灵活的通讯模式，但是它广播式的路径规划对于可以简化节点设计的同步传输模式并不适合。在ROS中，我们称之为一个服务，用一个字符串和一对严格规范的消息定义：一个用于请求，一个用于回应。这类似于web服务器，web服务器是由URIs定义的，同时带有完整定义类型的请求和回复文档。需要注意的是，不像话题，只有一个节点可以以任意独有的名字广播一个服务：只有一个服务可以称之为“分类象征”，比如说，任意一个给出的URI地址只能有一个web服务器。