1296.12 비동기 액션 노드의 RUNNING 반환 특성
1. RUNNING 반환의 의미
StatefulActionNode에서 RUNNING 반환은 “행동이 시작되었으나 아직 완료되지 않았으며, 후속 Tick에서 진행 상태를 재확인하여야 한다“는 것을 의미한다. RUNNING은 행동 트리의 세 가지 반환 상태(SUCCESS, FAILURE, RUNNING) 중 비동기 행동에 고유한 상태로, 행동의 시간적 확장(temporal extension)을 표현하는 메커니즘이다.
Colledanchise와 Ögren(2018)의 형식적 정의에 따르면, RUNNING 상태는 행동 노드가 “아직 결과를 결정하지 못한 상태“이며, 이 상태에서 노드는 부모 제어 노드에 “다음 Tick에서 다시 확인하라“는 신호를 전달한다.
2. RUNNING 반환의 발생 시점
StatefulActionNode에서 RUNNING이 반환되는 시점은 두 가지이다.
2.1 onStart()에서의 RUNNING 반환
onStart()가 RUNNING을 반환하는 것은 “행동이 성공적으로 시작되었으며, 완료까지 추가 시간이 필요하다“는 것을 의미한다.
BT::NodeStatus NavigateToGoal::onStart()
{
geometry_msgs::msg::PoseStamped goal;
if (!getInput("goal", goal))
return BT::NodeStatus::FAILURE;
// 목표 전송
auto goal_msg = nav2_msgs::action::NavigateToPose::Goal();
goal_msg.pose = goal;
goal_handle_future_ = action_client_->async_send_goal(goal_msg);
// 행동 시작됨, 완료 대기 필요
return BT::NodeStatus::RUNNING;
}
onStart()에서 RUNNING을 반환하면, 다음 Tick부터 onRunning()이 호출된다. 이는 행동의 시작과 완료가 서로 다른 Tick에서 발생하는 비동기 실행 모델의 시작점이다.
onStart()가 SUCCESS 또는 FAILURE를 반환하는 경우도 허용된다. 이 경우 행동이 단일 Tick 내에서 완료되며, onRunning()은 호출되지 않는다.
2.2 onRunning()에서의 RUNNING 반환
onRunning()이 RUNNING을 반환하는 것은 “행동이 여전히 진행 중이며, 다음 Tick에서 다시 확인하여야 한다“는 것을 의미한다.
BT::NodeStatus NavigateToGoal::onRunning()
{
// 비차단 방식으로 완료 확인
if (isGoalReached())
return BT::NodeStatus::SUCCESS;
if (hasNavigationFailed())
return BT::NodeStatus::FAILURE;
// 아직 진행 중
return BT::NodeStatus::RUNNING;
}
onRunning()은 RUNNING 상태가 유지되는 한 매 Tick마다 반복적으로 호출된다. 이 반복 호출을 통해 행동의 진행 상태를 주기적으로 폴링(polling)한다.
3. RUNNING 반환이 트리 실행에 미치는 영향
3.1 Sequence에서의 영향
Sequence 내에서 자식 노드가 RUNNING을 반환하면, Sequence는 그 자식에서 실행을 멈추고 RUNNING을 부모에 전달한다.
<Sequence>
<SetSpeed value="0.5"/> <!-- SUCCESS (동기) -->
<NavigateToGoal goal="{g}"/> <!-- RUNNING (비동기) -->
<PlaySound file="done.wav"/> <!-- 아직 실행되지 않음 -->
</Sequence>
Tick 1에서 SetSpeed가 SUCCESS를 반환하고, NavigateToGoal이 RUNNING을 반환하면, Sequence도 RUNNING을 반환한다. PlaySound는 Tick되지 않는다. Tick 2부터 Sequence는 NavigateToGoal을 다시 Tick하며, SUCCESS가 반환될 때까지 대기한다.
3.2 Fallback에서의 영향
Fallback 내에서 자식 노드가 RUNNING을 반환하면, Fallback도 RUNNING을 부모에 전달한다.
<Fallback>
<NavigateToGoal goal="{primary}"/> <!-- RUNNING -->
<NavigateToGoal goal="{backup}"/> <!-- 아직 실행되지 않음 -->
</Fallback>
첫 번째 자식이 RUNNING을 반환하는 동안 두 번째 자식은 Tick되지 않는다. 첫 번째 자식이 FAILURE를 반환하면 비로소 두 번째 자식이 Tick된다.
3.3 ReactiveSequence에서의 영향
ReactiveSequence에서 RUNNING은 특별한 의미를 가진다. ReactiveSequence는 매 Tick마다 첫 번째 자식부터 재평가하므로, RUNNING 상태의 자식 앞에 있는 조건 노드가 FAILURE를 반환하면, RUNNING 상태의 자식이 Halt된다.
<ReactiveSequence>
<IsBatteryOK/> <!-- 조건: 매 Tick 재평가 -->
<NavigateToGoal goal="{g}"/><!-- RUNNING 유지 중 -->
</ReactiveSequence>
NavigateToGoal이 RUNNING 상태에서 IsBatteryOK가 FAILURE를 반환하면, ReactiveSequence는 NavigateToGoal을 Halt하고 FAILURE를 반환한다. 이 메커니즘은 RUNNING 상태의 비동기 행동에 대한 안전 감시(safety monitoring)의 기반이다.
3.4 Parallel에서의 영향
Parallel 노드에서 자식 노드가 RUNNING을 반환하면, 성공/실패 정책에 따라 Parallel의 반환값이 결정된다.
<Parallel success_count="2" failure_count="1">
<MoveArm/> <!-- RUNNING -->
<MoveBase/> <!-- SUCCESS -->
<MonitorForce/> <!-- RUNNING -->
</Parallel>
Parallel은 매 Tick에서 모든 자식을 Tick한다. 성공 정책에 의해 지정된 수의 자식이 SUCCESS를 반환하거나, 실패 정책에 의해 지정된 수의 자식이 FAILURE를 반환할 때까지 RUNNING을 반환한다.
4. RUNNING 반환과 상태 전이
RUNNING 반환은 StatefulActionNode의 상태 전이 모델에서 핵심적인 역할을 수행한다.
onStart() → RUNNING
IDLE ─────────────────────────→ RUNNING
│
onRunning() → RUNNING │ (매 Tick 반복)
RUNNING ←───────────────────────────┘
│
│ onRunning() → SUCCESS
└─────────────────────────→ SUCCESS → IDLE (부모에 의한 초기화)
│
│ onRunning() → FAILURE
└─────────────────────────→ FAILURE → IDLE (부모에 의한 초기화)
│
│ halt() → onHalted()
└─────────────────────────→ IDLE
RUNNING 상태에서의 전이 경로는 세 가지이다.
- RUNNING → RUNNING:
onRunning()이 RUNNING을 반환하면 상태가 유지된다. - RUNNING → SUCCESS/FAILURE:
onRunning()이 SUCCESS 또는 FAILURE를 반환하면 행동이 완료된다. - RUNNING → IDLE: 외부에서
halt()가 호출되면onHalted()를 거쳐 IDLE로 전이한다.
5. RUNNING 반환의 비차단 조건
StatefulActionNode의 onStart()와 onRunning()은 메인 스레드에서 실행되므로, RUNNING을 반환하기 전에 차단 호출을 수행하면 안 된다. 콜백의 실행 시간은 Tick 주기 내에서 완료되어야 한다.
// 올바른 패턴: 비차단 폴링
BT::NodeStatus onRunning() override
{
// wait_for(0)은 즉시 반환
if (future_.wait_for(std::chrono::milliseconds(0))
== std::future_status::ready)
{
auto result = future_.get();
return result.success ? BT::NodeStatus::SUCCESS
: BT::NodeStatus::FAILURE;
}
return BT::NodeStatus::RUNNING;
}
// 잘못된 패턴: 차단 대기
BT::NodeStatus onRunning() override
{
// 차단 호출: 트리 전체의 Tick이 지연됨
auto result = future_.get(); // 완료까지 대기
return result.success ? BT::NodeStatus::SUCCESS
: BT::NodeStatus::FAILURE;
}
비차단 조건의 핵심은 onRunning()이 “확인하고 즉시 반환“하는 폴링 모델을 따르는 것이다. 외부 시스템의 완료를 차단적으로 대기하는 것은 StatefulActionNode의 설계 원칙에 위배된다.
6. RUNNING 상태의 지속 시간
RUNNING 상태의 지속 시간은 행동의 특성에 따라 결정되며, Tick 수로 측정된다.
T_{\text{running}} = N_{\text{ticks}} \times T_{\text{tick\_period}}
여기서 N_{\text{ticks}}는 RUNNING 상태가 유지되는 Tick 수이고, T_{\text{tick\_period}}는 트리의 Tick 주기이다. 예를 들어, 10 Hz(100 ms 주기)의 Tick에서 5초간 지속되는 내비게이션 행동은 약 50회의 Tick 동안 RUNNING을 반환한다.
RUNNING 상태의 지속 시간이 무한정 길어지는 것은 설계적 결함의 징후일 수 있다. 타임아웃 메커니즘을 통해 RUNNING 상태의 최대 지속 시간을 제한하는 것이 권장된다.
RUNNING 반환과 피드백 전달
RUNNING 상태에서 행동의 진행 상태를 다른 노드에 전달하려면, 출력 포트를 통해 피드백 정보를 기록한다.
BT::NodeStatus onRunning() override
{
if (feedback_received_)
{
// 진행률을 출력 포트에 기록
setOutput("progress", current_progress_);
setOutput("distance_remaining", remaining_distance_);
}
if (isCompleted())
return BT::NodeStatus::SUCCESS;
return BT::NodeStatus::RUNNING;
}
이 패턴은 RUNNING 상태에서도 출력 포트를 갱신할 수 있음을 활용한다. 다른 노드가 이 포트를 입력으로 참조하면, RUNNING 상태의 행동의 진행 상태를 실시간으로 관찰할 수 있다.
RUNNING 반환의 설계적 함의
RUNNING 반환 특성은 StatefulActionNode의 설계에 다음의 함의를 가진다.
-
상태 유지의 필요성: RUNNING을 반환한 후 다음 Tick에서
onRunning()이 호출되므로, 행동의 진행 상태를 멤버 변수에 보존하여야 한다. 이는SyncActionNode의 무상태적 설계와 대비되는 특성이다. -
Halt 처리의 필수성: RUNNING 상태에서 외부에 의한 Halt가 발생할 수 있으므로,
onHalted()에서 진행 중인 행동의 안전한 중단과 자원 정리를 구현하여야 한다. -
멱등성(Idempotency) 고려:
onRunning()은 RUNNING이 반환되는 한 반복적으로 호출되므로, 각 호출이 부작용 없이 진행 상태를 확인하는 멱등적 연산이어야 한다. -
제어 노드와의 상호 작용: RUNNING 반환은 부모 제어 노드의 동작에 직접적인 영향을 미친다. Sequence는 RUNNING에서 대기하고, ReactiveSequence는 RUNNING 상태의 자식에 대해 조건 재평가를 수행하며, Parallel은 RUNNING 자식의 수에 따라 정책을 평가한다.