ROS2 LifecycleNode란?

ROS 2 Lifecycle: 노드 관리 및 신뢰성 향상

Robot Operating System (ROS) 2는 Lifecycle Node라는 개념을 도입했습니다. 이 기능은 개발자가 노드의 상태와 동작을 더 세밀하게 제어할 수 있도록 하여, 예측 가능한 동작과 효율적인 자원 관리가 중요한 복잡한 로봇 시스템에서 특히 유용합니다.

 

이 글에서는 ROS 2 Lifecycle Node가 무엇인지 살펴보겠습니다.

ROS 2 Lifecycle Node 란?

ROS 2의 라이프사이클 노드는 미리 정의된 상태 머신(STM)을 갖춘 관리형 노드입니다.

일반 노드와 달리, 라이프사이클 노드는 명시적으로 상태와 전환을 정의하여 초기화, 실행, 종료 중에 동작을 세밀하게 제어할 수 있습니다.

라이프사이클 노드의 상태는 다음과 같습니다:

1. Unconfigured: 노드가 생성되었지만 아직 구성되지 않은 상태.
2. Inactive: 노드가 구성되었지만 주요 기능을 수행하지 않는 상태.
3. Active: 노드가 완전히 작동 중인 상태.
4. Finalized: 노드가 종료되고 리소스가 정리된 상태.

각 상태에는 다음과 같은 전환이 있습니다:

• configure: 노드를 Unconfigured 상태에서 Inactive 상태로 전환.
• activate: 노드를 Inactive 상태에서 Active 상태로 전환.
• deactivate: 노드를 Active 상태에서 Inactive 상태로 전환.
• cleanup: 노드를 Inactive 상태에서 Unconfigured 상태로 전환.
• shutdown: 노드를 모든 상태에서 Finalized 상태로 전환.

라이프사이클 노드의 장점

1. 예측 가능한 동작: 라이프사이클 노드는 명시적인 상태와 전환을 정의하여 일관되고 예측 가능한 동작을 보장합니다.
2. 자원 관리: 리소스의 할당 및 해제를 제어하여 시스템 성능을 최적화하고 리소스 누수의 위험을 줄일 수 있습니다.
3. 디버깅 개선: 라이프사이클 상태는 노드의 동작 상태를 명확히 보여주어 디버깅 및 유지보수를 단순화합니다.
4. 시스템 통합: 라이프사이클 노드는 멀티 노드 시스템에서 특히 유용하며, 노드가 올바른 순서로 초기화되고 활성화되도록 보장합니다.

라이프사이클 노드 예제

다음은 Python으로 작성된 간단한 라이프사이클 노드 예제입니다:

from rclpy.lifecycle import LifecycleNode
from rclpy.lifecycle import State
from rclpy.lifecycle import TransitionCallbackReturn
import rclpy

class MyLifecycleNode(LifecycleNode):
    def __init__(self):
        super().__init__('my_lifecycle_node')
        self.get_logger().info("Lifecycle Node created.")

    def on_configure(self, state: State):
        self.get_logger().info("Configuring node...")
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS

    def on_activate(self, state: State):
        self.get_logger().info("Activating node...")
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS

    def on_deactivate(self, state: State):
        self.get_logger().info("Deactivating node...")
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS

    def on_cleanup(self, state: State):
        self.get_logger().info("Cleaning up node...")
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS

    def on_shutdown(self, state: State):
        self.get_logger().info("Shutting down node...")
        return TransitionCallbackReturn.SUCCESS

if __name__ == '__main__':
    rclpy.init()
    node = MyLifecycleNode()
    rclpy.spin(node)
    rclpy.shutdown()

예제 코드 사용법

위 예제 코드는 라이프사이클 노드의 기본적인 구조와 상태 전환 메서드를 보여줍니다.

 

1. 노드 실행:
   • 위의 코드를 파일에 저장합니다(예: my_lifecycle_node.py).
   • 터미널에서 rclpy가 설치된 환경을 활성화하고 코드를 실행합니다:
   • python3 my_lifecycle_node.py
2. 상태 전환 테스트:
   • ros2 lifecycle 명령어를 사용하여 노드의 상태를 확인하고 전환합니다. 예를 들어:위 명령어를 통해 노드의 상태를 전환하고 현재 상태를 확인할 수 있습니다.
   • ros2 lifecycle set /my_lifecycle_node configure ros2 lifecycle set /my_lifecycle_node activate ros2 lifecycle get /my_lifecycle_node
3. 상태별 동작 구현:
   • 각 상태 전환 콜백 메서드(on_configure, on_activate 등)에서 원하는 동작을 정의합니다.
   • 예를 들어, 센서 데이터를 초기화하려면 on_configure 메서드에 초기화 코드를 추가합니다.
4. 라이프사이클 매니저와 통합:
   • 여러 노드를 사용하는 경우, lifecycle_manager 패키지를 사용하여 상태 전환을 관리합니다.

시스템에서 Lifecycle Node 사용하기

1. 라이프사이클 매니저 생성: 여러 노드의 전환을 조정하려면 라이프사이클 매니저를 사용. ROS 2의 lifecycle_manager 패키지가 도움
2. 상태 전환 모니터링: 노드가 상태 변경을 게시하므로, 이를 쉽게 모니터링
3. QoS 설정 활용: 라이프사이클 노드를 ROS 2의 QoS 설정과 결합