【Buzz】模块源码简要分析

一  Buzz控制器

Buzz控制器

Buzz继承实现了Argos中的控制器接口（如第一个案例中的buzz_controller_footbot控制器）。当启动Argos模拟器时，会自动执行Buzz控制器的初始化方法，该方法主要获取传感器数据，读取bytecode字节码文件和debug调试文件，并将bytecode字节码文件交给BVM模块解析处理。Buzz控制器的ControlStep方法主要用于按步执行（执行频率可以在.argos文件中配置），分为四个过程：

1）processInMsg: 从sensors中读取传感器数据，更新邻居节点信息，处理接收到的消息；

2）updateSensors: 更新传感器数据，如位置、电量；

3）function_call: 调用用户定义的step方法；

4）processOutMsgs: 通过actuator发送outmsg队列中的消息，消息格式： robotid | 消息体长度 | 消息内容

二  BVM模块

Buzz虚拟机主要用于在机器人平台上执行通过Buzz语言生成的bytecode字节码文件。BVM模块会解析bytecode字节码文件，存储其中的相关指令和用户定义的方法，以及内部模块的一些方法（如neighbors/swarm/vstig/math/strings/obj等）。BVM还提供了方法调用堆栈、全局变量表、局部变量表、输入输出消息队列等。

 如上图，BVM从"Sensor data"读取接收到的消息，放入到inmsgs消息队列，并根据消息类型分发给相应的功能模块（swarm/neighbor/vstig）,这些模块会解析并处理消息，处理消息时会用到BVM中的堆栈、解释器等，然后将要发送的消息放入到outmsgs消息队列，通过"Actuator data"发送出去。

三  neighbor模块

邻居节点数据存储：

数据来源

节点每step都会向邻居节点广播一条消息，消息内容为本节点的robotid，如果有outmsgs队列中有要发送的数据，则合并发送。

邻居节点收到该消息后，检测与消息发送者的distance，并更新上面的数据存储。

方法

 1）listen（侦听）：BVM模块将用户定义的回调方法注册到vm->listeners字段中，当每step中processInMsgsc处理接收到消息时，如果消息类型为BROADCAST，则从vm->listeners中查询对应的回调方法，并调用执行。

思考：vm->listeners为字典结构，是不是不能多个同一话题的侦听？

2）broadcast（广播）：消息类型为BROADCAST，消息放入到vm->outmsgs队列中，每step都会将队列中的消息发送出去。

3）ignore（取消）：从vm->listeners回调函数列表中删除回调函数。

4）map（坐标变换）：函数作为参数，该函数用于对邻居节点的数据进行转换，并返回新的邻居节点数据结构。

5）reduce（缩减）：函数作为参数，该函数用于对邻居节点数据进行左折叠/累积/缩小操作，函数最后计算出一个值。

四  swarm模块

数据存储：

vm->swarms字典：，存储本节点知道的群列表；

vm->swarmmembers字典：，存储本节点所有邻居节点所属的群列表

方法

 1）create（创建群）：本节点BVM将swarmid保存到vm->swarms字典中，数据结构为，后者表示本机器人是否属于该群。也可以从已有的群中创建新群：intersection（交集）/union（并集）/difference（差集）。

2）join（加群）：本节点BVM将vm->swarms字典中的标志为1，并发送消息，消息类型SWARM_JOIN。邻居节点收到消息后，将节点与群关系存储到vm->swarmmembers字典中，数据结构为。另外一种加群方法为select，不同的是：select 是有条件加群，join 是无条件加群。

3）leave（离群）：本节点BVM将vm->swarms字典中的标志为0，并发送消息，消息类型SWARM_LEAVE。邻居节点收到消息后，更新vm->swarmmembers字典中的节点与群关系。另外一种离群方法为unselect，不同的是：unselect 是有条件离群，leave 是无条件离群。

4）in（查询）：若判断本节点是否属于某个群，则从本节点vm->swarms字典中的查询标志是否为1；若判断邻居节点是否属于某个群，则从本节点的vm->swarmmembers字典中查询。

5）exec（执行）：属于该群的所有节点执行某个方法。

思考：如果一个节点属于多个群，那么在exec执行任务时，如何处理？

BVM对群的自动管理过程（如节点宕机时，如何主动判断节点离群？）

1）BVM每步都会调用一次update方法，该方法会检查vm->swarmmembers字典中的邻居节点的age是否超过限制（默认50），如果超龄，则从字典中删除该节点的记录。

2）BVM每10步发送一次SWARM_LIST消息，消息格式。邻居节点收到该消息后，更新本节点BVM中的vm->swarmmembers字典，并将发送者的age置为0。（age表示从上次更新到当前时间的经历的步数）

五  vstig模块

主要用于整个群内的数据共享。

数据存储 vm->vstigs ：

方法

1）put （写）：当节点向共识写新的数据时，本地BVM先更新本地共识数据，然后，将消息放入vm->outmsgs队列，消息类型为VSTIG_PUT。邻居节点收到该消息后，检查消息的timestamp，如果timestamp比当前存储的key的时间新，则数据有效并转发；如果同样的timestamp但不同的robotid说明出现了冲突，会调用用户设置的onconglict方法（默认使用robotid大的数据有效），解决冲突后会调用用户设置的onconflictlost方法。

2）get（读）：当节点从共识读取数据时，如果本地有该key，则BVM会返回该key对应的数据；然后，BVM将消息放入vm->outmsgs队列，消息类型为VSTIG_QUERY。邻居节点收到该消息后，会查询自己的共识数据，如果本地的数据较新，则会向发送者回复较新的数据，消息类型为VSTIG_PUT；如果本地的数据较旧，BVM则会更新该条数据，并广播给所有邻居节点。该机制允许机器人断开重连后自动更新数据。