ROS中的日志（log）消息

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学会使用日志(log)系统，做ROS大型项目的主治医生
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等青春轻飘的烟雾把少年的欢乐袅袅曳去，
之后！
我们就能取得一切值得吸取的东西。

引言

通过显示程序的运行状态是好的习惯，但需要确定这样做不会影响到软件的运行效率和输出的清晰度。ROS 日志 (log) 系统的功能就是让程序生成一些日志消息，显示在屏幕上、发送到特定 topic 或者储存在特定 log 文件中，以方便调试、记录、报警等。下面简单介绍如何生成和查看日志消息。

日志消息

在ROS中，有一个特殊的话题叫作/rosout，它承载着所有节点的所有日志消息。/rosout消息的类型是rosgraph_msgs/Log:

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rosgraph_msgs/Log消息用来让各个节点发布日志消息，这样一来就能让网络上的任何一个人都看到。可以认为/rosout是一个加强版的print()：他不是向终端输出字符串，可以将字符串和元数据放到一个消息中，发送到网络上的任何一个人。ROS节点应该向/rosout发布日志消息，这样一来这些消息就能被所有人看到。rospy客户端提供了多个函数来发布rosgraph_msgs/Log消息：

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if battery_voltage < 11.0:
rospy.logwarn('Battery voltage low: %f'%(battery_voltage))

rospy.logwarn()函数实现了三件事请：

  1. 输出一个格式化的字符串到终端
  2. 输出更详细的警告到日志文件中，这个文件一般在~/.ros/log中
  3. 构建并发布一条消息到/rosout话题，其中包括警告以及节点元数据

日志等级

ROS有5个日志记录标准级别，这些名称是输出信息的函数的一部分，他们遵循以下语法：
ROS_<LEVEL>[_<OTHER>]
每个消息级别用于不同的目的：

  • DEBUG(调试)：只在调试时用，此消息不出现在部署的应用中，仅用于测试。
  • INFO(信息)：标准消息，说明重要步骤或节点所正在执行的操作。
  • WARN(警告)：提醒一些错误，缺失或者不正常，但程序仍能运行。
  • ERROR(错误)：提示错误，尽管节点仍可在这里恢复，但对节点的行为设置了一定期望。
  • FATAR(致命)：这些消息通常表示阻止节点继续运行的错误。

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生成基本的日志消息

由五个 C++ 宏来产生日志消息，每个宏对应一个级别：

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ROS_DEBUG_STREAM(message);  
ROS_INFO_STREAM(message);  
ROS_WARN_STREAM(message);  
ROS_ERROR_STREAM(message);  
ROS_FATAL_STREAM(message);

编写如下 C++ 程序：

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# include<ros/ros.h>
int main(int argc,char **argv)
{
   ros::init(argc,argv,"count_and_log");
   ros::NodeHandle nh;
   ros::Rate.rate(10);
   for(int i=1;ros::ok();i++){
      ROS_DEBUG_STREAM("Counted?to?"<<i);
      if((i%3)==0){
         ROS_INFO_STREAM(I<<"?is？divisible?by?3.");
      }
      if((i%5)==0){
         ROS_INFO_STREAM(I<<"?is？divisible?by?5.");
      }
      if((i%10)==0){
         ROS_INFO_STREAM(I<<"?is？divisible?by?10.");
      }
      if((i%20)==0){
         ROS_INFO_STREAM(I<<"?is？divisible?by?20.");
      }
      rate.sleep();
   }
}

编译、执行之后结果如下：

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生成一次性日志消息

ROS 提供了可以仅仅生成一次日志消息的宏：

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ROS_DEBUG_STREAM_ONCE(message);  
ROS_INFO_STREAM_ONCE (message);  
ROS_WARN_STREAM_ONCE (message);  
ROS_ERROR_STREAM_ONCE (message);  
ROS_FATAL_STREAM_ONCE (message);

将上述 C++ 程序中的 log 命令替换一下，得到如下的执行结果：

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可以看到每个日志只生成了一次。

生成频率受控的日志消息

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ROS_DEBUG_STREAM_THROTTLE(interval, message);  
ROS_INFO_STREAM_THROTTLE(interval, message);  
ROS_WARN_STREAM_THROTTLE(interval, message);  
ROS_ERROR_STREAM_THROTTLE(interval, messge);  
ROS_FATAL_STREAM_THROTTLE(interval, message);

参数 interval 是 double 型，表示相邻日志消息出现的最小时间间隔，以秒为单位。得到如下的执行结果：

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查看日志消息

日志消息有三个不同的输出目的地，包括屏幕、rosout topic、log 文件。其中发布到 rosout topic 的 msg 类型是 rosgraph_msgs/Log。除了 topic echo，还可以通过 rqt_console 查看日志消息：

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启用和禁用日志消息

ROS 默认只处理 INFO 或者更高级别消息，DEBUG 级别的消息会被忽略。可以通过命令行设置显示的日志级别：
rosservice call /node-name/set_logger_level package-name level

其中：

  • set_logger_level服务由各个节点自动提供；
  • node-name 期望设置日志级别的节点名称；
  • package-name 拥有这个节点的 package 名称；
  • level 是五个级别中的一个。

另外也可以通过图形界面设置日志级别：
rqt_logger_level

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图中列出了节点列表、日志记录器列表、日志级别列表。在图中操作与 rosservice 命令的效果一致。
另外，也可以在 C++ 程序中设置日志级别。ROS node 改变自身日志级别最直接的方式是使用 log4cxx 提供的接口：

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#include <log4cxx/logger.h>
log4cxx::Logger::getLogger(ROSCONSOLE_DEFAULT_NAME)->setLevel(
ros::console::g_level_lookup[ros::console::levels::Debug]);
ros::console::notifyLoggerLevelsChanged();

其中 Debug 可以替换为 Info、Warn、Error、Fatal。

后记

对于大型ROS项目的调试必须要利用到日志系统，所有成熟的框架都为开发者提供了代码程序的调试工具，学会这些工具能够很大程度上帮助我们少走弯路节省时间，所以我们要能够利用这些辅助工具来作为开发过程中的左膀右臂，达到事半功倍的效果。

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