レイテンシの計算方法#
通信レイテンシとノードレイテンシの算出方法#
以下は通信レイテンシとノードレイテンシを表した図です。
ここでは通信レイテンシとノードレイテンシの算出方法について説明します。
通信レイテンシの算出方法#
通信レイテンシはコールバックの publish の時刻と、後続のコールバックが開始した時刻の差分で計算しています。
プロセス内通信#
次の表はプロセス内通信のトレースに必要なトレースポイントと、そのトレースポイントの引数（トレースデータとして出力されるもの）です。※簡易版
| トレースポイント名 | 引数 1 | 引数 2 | 時刻 |
|---|---|---|---|
| rclcpp_intra_publish | publisher_handle_arg | message_arg | time1 |
| dispatch_intra_process_subscription_callback | message_arg | callback_arg | time2 |
| callback_start | callback_arg | is_intra_process | time3 |
message_arg と callback_arg にはメッセージのアドレス、コールバックのアドレスが格納されています。
rclcpp_intra_publisher と dispatch_intra_process_subscription_callback は同じ message_arg を持つトレースポイント同士で紐づけ、dispatch_intra_process_subscription_callback と callback_start は同じ callback_arg を持つトレースポイント同士で紐づけることにより、下記のような表を作成します。
最後にcallback_start - rclcpp_intra_publishでプロセス内通信のレイテンシを算出しています。
| idx | rclcpp_intra_publish | dispatch_intra_process_subscription_callback | callback_start |
|---|---|---|---|
| 0 | time1 | time2 | time3 |
| 1 | ... | ... | ... |
プロセス間通信#
以下はプロセス間通信のトレースポイントとその引数です。
| トレースポイント名 | 引数 1 | 引数 2 | 引数 3 | 時刻 |
|---|---|---|---|---|
| rclcpp_publish | publisher_handle_arg | message_arg@1 | time1 | |
| rcl_publish | publisher_handle_arg | message_arg@1 | time2 | |
| dds_write | publisher_handle_arg | message_arg@1 | time3 | |
| dds_bind_addr_to_stamp | message_arg@1 | stamp_arg | time4 | |
| dispatch_subscription_callback | messsage_arg@2 | stamp_arg | callback_arg | time5 |
| callback_start | callback_arg | is_intra_process | time6 |
プロセス内通信と同様に同じ引数を持つトレースポイント同士を紐づけていき、publish から callback_start までの表を作成します（下記表）。
1 行が 1 つのプロセス間通信のチェーンを表し、callback_start - rclcpp_publish にてプロセス間通信のレイテンシを算出します。
| idx | rclcpp_publish | rcl_publish | dds_write | dds_bind_addr_to_stamp | dispatch_subscription_callback | callback_start |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | time1 | time2 | time3 | time4 | time5 | time6 |
| 1 | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
ノードレイテンシの算出方法#
ノードレイテンシの算出方法は 2 つあります。 それぞれの手法・長所・短所を説明します。
コールバックチェーンの利用#
コールバックレイテンシの測定は、同じコールバックアドレスを持つ callback_start と rclcpp_publish の差分を使って算出します。
callback_start と rclcpp_publish の紐づけは、rclcpp_publish から見て一番近い callback_start と紐づけます。
| idx | callback_start (cb_A) [s] | rclcpp_publish (cb_A) [s] | callback_end (cb_A) [s] | callback_arg (cb_A) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 3 | 4 | 0x1000 |
| 1 | 2 | 5 | 6 | 0x1000 |
| 2 | 4 | 7 | 8 | 0x1000 |
| ... | ... | ... | ... | ... |
| idx | callback_start (cb_B) [s] | rclcpp_publish (cb_B) [s] | callback_end (cb_B) [s] | callback_arg (cb_B) |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 4 | 8 | 9 | 0x2000 |
| 1 | 8 | 12 | 13 | 0x2000 |
| 2 | 10 | 14 | 15 | 0x2000 |
上記表のようにコールバック A・B（cb_A・cb_B）が存在し、A→B と処理が続く時、cb_A の callback_end と cb_B の callback_start を結び付けて表を作ります。
最後の callback だけは publish の時の時刻を採用し、下記表のように一つのテーブルにします。
| idx | callback_start (cb_A) [s] | callback_end (cb_A) [s] | callback_start (cb_B) [s] | rclcpp_publish (cb_B) [s] |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 4 | 4 | 8 |
| 1 | 2 | 6 | Lost | Lost |
| 2 | 4 | 8 | 8 | 12 |
| ... | ... | ... | ... | ... |
上記のようにコールバックチェーンをつなぎ、rclcpp_publish (cb_X) - callback_start (cb_Y)でノードレイテンシを算出します。
※ノード内にコールバックが１つの場合、X, Y は同じものを指します。
複数コールバックがある場合は、X が最後・Y が最初のコールバックを指します。