1. 前言

关于ROS2的介绍可移步古月居官网查看，本文仅记录自己的学习过程。

2. 安装docker

docke介绍请参考文章。

2.1 docker的发展史

2010年几个年轻人成立了一个做PAAS平台的公司dotCloud.起初公司发展的不错，不但拿到过一些融资，还获得了美国著名孵化器YCombinator的支持,后来微软谷歌亚马逊这样的大厂商也纷纷加入PAAS平台，竞争十分激烈，dotCloud举步维艰。

2013年可能是公司发展的不是很好，工程师又不想自己的努力付之东流，于是他们决定将他们的核心技术开源。这项技术就是docker。当时docker的功能就是将linux容器中的应用代码打包，可以轻松的在服务器之间进行迁移。

无心插柳柳成荫，docker技术风靡全球，于是dotCloud公司改名为docker Inc，并全面投入到docker的开发之中，并于2014.6 Docker发布了第一个版本 Docker1.0。

2.2 什么是docker

docker是一个用来装应用的容器，就像杯子可以装水，笔筒可以放笔，书包可以放书，可以把hello word放在docker中，可以把网站放入docker中，可以把任何想得到的程序放在docker中。

2.3 docker的思想

2.3.1 集装箱

没有集装箱之前运输货物，东西零散容易丢失，有了集装箱之后货物不容易丢失，我们可以把货物想象成程序，目前我们要把程序部署到一台新的机器上，可能会启动不起来，比如少一些配置文件什么的或者少了什么数据，有了docker的集装箱可以保证我们的程序不管运行在哪不会缺东西。

2.3.2 标准化

1. 运输方式

docker运输东西有一个超级码头，任何地方需要货物都由鲸鱼先送到超级码头，然后再由鲸鱼从超级码头把货物送到目的地去。对应的技术来说，比如我们要把台式机的应用部署到笔记本上，我们可能选择用QQ发过去或者用U盘拷过去，docker就标准化了这个过程，我们只需在台式机上执行一个docker命令，把鲸鱼派过来,把程序送到超级码头去，再在笔记本上执行一个docker命令，然后由鲸鱼把程序从超级码头送到笔记本上去。

2. 存储方式

当我们把程序存储到笔记本上时，我们需要一个目录，且我们要记住这个目录，因为下次我们可能还要修改，有了docker之后我们就不用记住了程序在哪里了，我们使用的时候只需要一条命令就行了。

3. API接口

docker提供了一系列rest api的接口，包含了对docker也就是对我们的应用的一个启动停止查看删除等等,如当我们要启动tomcat时我们要执行startup命令，当我们要停止时要执行shutdown命令，如果不是tomcat，我们可能还需要一些别的命令。有了docker我们记docker的命令就可以对其进行操作。

2.3.3 隔离

我们在使用虚拟机时有自己的cpu、硬盘、内存，完全感觉不到外面主机的存在，docker也差不多，不过它更轻量，我们创建虚拟机可能要几分钟，但是docker只需要一秒。最底层的技术时linux一种内核的限制机制，叫做LXC，LXC是一种轻量级的容器虚拟化技术。最大效率的隔离了进程和资源。通过cgroup、namespace等限制，隔离进程组所使用的物理资源，比如CPU、MEMORY等等，这个机制在7、8年前已经加入到linux内核了，直到2013年docker出世的时候才火起来，大家可能奇怪为什么这么好的技术埋没这么多年都没人发现呢？英雄造时势，如果没有云计算、敏捷开发、高频度的弹性伸缩需求，没有IT行业这么多年长足的发展，也就没有docker。

2.4 docker要解决的问题

2.4.1 系统环境不一致

开发：我本地没问题。运维：服务器没问题.。这个问题就变成了皮球。

如果一个应用要正常的启动起来需要什么？比如java web应用。需要一个操作系统，操作系统之上要jdk、tomcat、我们的代码、配置文件。

操作系统的改变可能会导致我们的应用开不起来，比如我们调用了某些系统命令。jdk版本也可能导致程序的运行失败。比如class文件需要1.7编译，我们装了个1.6的jdk。tomcat版本也能导致失败，比如旧的版本一些配置在新版本中不再支持。代码的话就比如应用了C盘、D盘的一个文件，或者是用了系统的一些环境编码。配置的话我们可能少了某个配置文件等等。

下面docker来了，它把操作系统、jdk、tomcat、代码、配置全部放到集装箱里。再打包放到鲸鱼上，由鲸鱼给我们送到服务器上，在我的机器上怎么运行，在别的机器上也怎么运行。不会有任何的问题。一句话就是docker解决了运行环境不一致所带来的问题。

2.4.2 系统好卡,哪个哥们又写死循环了

如果有根别人共用服务器的同学可能有这样的体会，莫名其妙发现自己的程序挂了，一查原因要不是内存不够了，要不是硬盘满了，还有就是发现某个服务变慢了，甚至敲终端都比较卡，但是linux本身就是一个多用户的操作系统本身就可以供多个用户使用，docker的隔离性可以解决这个问题，就算别人的程序还是死循环疯狂吃CPU，还是封装疯狂打日志把硬盘占满，还是内存泄漏,把内存占满，都不会导致我们的程序运行错误。因为docker在启动的时候就限定好了，它最大使用的CPU硬盘，如果超过了，就会杀掉对应进程。

2.4.3 双11来了,服务器撑不住了

大部分系统业务量并不是每天都比较平均的，特别是一些电商系统，每天总有那么几天业务量是平时的几倍甚至几十倍，如果按双11的规模去准备服务器那么对于平时的规模来说又是极大的浪费，所以就在节日前临时扩展机器，过完节再把多余的节点下线，这就给运维带来了非常大的工作量，一到过节就在各个机器上部署各种各样的服务，我们启动程序需要java、tocmat等等，并且还可能起不来还要调试，这是非常恶心的工作，有了docker一切都变得美好了，只要点一下服务器就可以从10台变成100台甚至1000、1W台，都是分分钟的事情。

为什么会这么快呢？都是用标准的方式把我们的程序运过来，下载过来，再用标准的方式把它运行起来，就可以做到只要在每台机器上都执行一两条命令，就可以让程序正常跑起来，并且不用担心有问题。

2.5 走进docker

镜像就是上面说的集装箱，仓库就是超级码头，容器就是我们运行程序的地方。docker运行程序的过程就是去仓库把镜像拉到本地，然后用一条命令把镜像运行起来变成容器。

build：构建,就是构建镜像。

ship：运输,运输镜像,从仓库和主机运输。

run：运行的镜像就是一个容器。

build、ship、run和镜像、仓库，容器是一一对应的。

2.5.1 镜像

镜像的英文名交image。前面我们讲到了集装箱，鲸鱼拖着的所有集装箱就是一个镜像。

从本质上来说镜像就是一系列文件，可以包括我们应用程序的文件，也可以包括我们应用的运行环境的文件，既然是文件，那么是以什么样的格式在本地保存的呢？

说到存储格式，就要提到linux的一个存储技术，叫做联合文件系统，是一种分层的文件系统，可以将不同的目录挂到同一个虚拟文件系统下。

比如test1下有三个文件夹，test2下有两个文件夹，还有一个readme文件。联合文件系统就是可以在一个文件夹(test)中看到多个文件夹(test1, test2)中的内容。

通过这种方式可以实现文件的分层，test1可以把它看作第一层，test2可以把它看作第二层，每一层有每一层自己的文件，docker就是利用了这种分层的概念实现了镜像存储。

下图就是镜像的存储格式，这张图是分层的，最下面一层，上面也是一层层的好像集装箱罗列在一起。这就是镜像最直观的存储方式。下面是操作系统的引导，上面是linux操作系统，再上面是一些相关的软件，如果是我们自己的程序，就可以是tomcat、jdk，再往上是应用代码，每一层是我们自己都可以控制得，最上面一层先忽略不看,因为这是和容器有关的。注意一点，docker镜像系统的每一层都是只读的，然后把每一层加载完成之后这些文件都会被看成是同一个目录，相当于只有一个文件系统。docker的这种文件系统被称之为镜像。

2.5.2 容器

为了便于理解，大家可以把容器想象成虚拟机，每个虚拟机都有自己的文件系统，可以把图1整个一部分看成是文件系统，与虚拟机系统的区别是这里面的文件系统是一层一层的，并且最下面的n层都是只读的，只有上面一层是可写的。为什么要有可写的这层呢？大家的程序运行起来，势必会要写一些日志，写一些文件，或者对系统的某一些文件做一些修改，所以容器在最上面一层创建了可读可写的文件系统。

在程序的运行过程中，如果要写镜像文件时，因为镜像的每一层都是只读的，它会把文件的每一层拷到文件的最上层，然后再对它进行修改，修改之后，当我们的应用读一个文件时会从顶层进行查找，如果没有才会找下一层。

由于容器的最上一层是可以修改的，镜像是不能修改的，这样就能保证镜像可以生成多个容器独立运行，没有任何干扰。

2.5.3 仓库

我们的镜像是要在其它机器上运行,如何进行传输呢?

这就用到了docker仓库，我们要先把我们的镜像传到docker仓库中，再由目的地把docker仓库拉过去，这就完成了这样的一次传输过程。

谁提供了这样的仓库呢？docker自己提供了hub.docker.com，但是非常慢，为了解决这个问题，国内很多公司也在做自己的仓库。

2.6 docker安装

1 .卸载旧版本docker

sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

2.更新及安装工具软件

更新系统里的所有的能更新的软件

sudo apt-get update

安装几个工具软件

\ 续行符号： 继续到下一行
curl：是字符界面的浏览器

sudo apt-get install \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    gnupg \
    lsb-release

增加一个docker的官方GPG key：
gpgkey：是用来验证软件的真伪 ——防伪的

curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

下载仓库文件

echo \
  "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

3.安装docker
再次进入系统

sudo apt-get update

安装docker-ce软件

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io -y

4.查看是否启动docker

ps aux|grep docker

5.测试运行一个docker容器

sudo docker run hello-world

下图为安装成功界面

5.docker去掉sudo权限
查看用户组及成员

sudo cat /etc/group | grep docker

可以添加docker组

sudo groupadd docker 

添加用户到docker组

sudo gpasswd -a ${USER} docker 

增加读写权限

sudo chmod a+rw /var/run/docker.sock

重启docker

sudo systemctl restart docker

2.7 docker指令

docker服务启动，若没有配置开机自启动，需要在每次使用docker时启动服务

sudo service docker start

docker镜像下载

docker pull [container-name]

测试安装是否成功

docker run -it [container-name]

出现以下界面表示安装完成

root@<container-id>:/#

查看镜像

sudo docker images

查看docker版本

sudo docker --version

查看本地存在的容器：

sudo docker ps -a

查看正在运行的容器

sudo docker ps

进入刚刚生成的容器

sudo docker exec -it [container-id] /bin/bash

停止容器

sudo docker stop [container-name]

启动容器

sudo docker start [container-name]

删除容器

sudo docker rm [container-name]

配置开机启动docker

systemctl start docker

systemctl enable docker

在容器中离开docker

exit

2.8 利用tmux分屏

安装tmux

sudo apt-get update

sudo apt install tmux

开启tmux

tmux

先按ctrl+b，紧接着按*%(Shift+5)。就可此分屏。
切换分屏需要先按ctrl+b*，接着按o，就可以了。

tmux使用方法如下：
1，输入命令tmux使用工具
2，上下分屏：ctrl + b 再按 "
3，左右分屏：ctrl + b 再按 %
4，切换屏幕：ctrl + b 再按o
5，关闭一个终端：ctrl + b 再按x
6，上下分屏与左右分屏切换： ctrl + b 再按空格键

3.ros2+docker配置

ros2 docker镜像下载

docker pull osrf/ros:humble-desktop

宿主机开启xhost，使得docker里面可视化界面（vscode rviz）

xhost(参数)
//+：关闭访问控制，允许任何主机访问本地的X服务器；
//-：打开访问控制，仅允许授权清单中的主机访问本地的X服务器。

注意：每次重启容器，主机都得执行一遍，否则容器内可视化报错。

启动镜像

sudo docker run -it -v /mnt/d/docker/humble_container_data_1:/data --group-add video --volume=/tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix  --env="DISPLAY=$DISPLAY" --env="QT_X11_NO_MITSHM=1" --name=humble_ros_2 osrf/ros:humble-desktop  /bin/bash

其中，/mnt/d/docker/humble_container_data_1为自己本地创建的地址，:/data为同步到docker的/data文件目录下，用以存放ros2项目，这样的好处是本地与docker可数据同步，可根据实际情况自行设置。

必须加上：

--env="QT_X11_NO_MITSHM=1"

否则docker内部无法可视化(主机必须先执行 xhost + 命令)

此时你会发现ros2并不能运行，出现command not found ，不要着急，这是因为新终端没有自动添加环境变量，解决办法：
直接输入下面的命令追加bashrc即可

echo 'source /opt/ros/humble/setup.bash'>> ~/.bashrc

追加完成后source即可:

source ~/.bashrc

至此，ROS2+docker的配置完成。