写在前面

自己的测试环境：
Ubuntu20.04，docker-27.3.1

1. 背景描述

  由于测试ROS代码出现不同的环境，但是自己的电脑安装了 Ubuntu20.04，自己电脑只能安装 ROS-Noetic, 但是测试其他代码的时候需要 ROS-Melodic。为了能够最快地搭建ROS-Melodic 的环境，这里借助 docker 实现。

  docker 镜像网站中 Open Source Robotics Foundation 已经维护了多个版本的包含ros的系统：https://hub.docker.com/r/osrf/ros，可以根据需要查看

2. 安装步骤

  首先确保在本机已经安装好 docker。

2.1 允许本地机器上的用户或进程连接到 X server

下述命令用于在 Linux 系统中修改 X server 的访问控制策略，允许本地机器上的用户或进程连接到 X server，从而允许它们显示图形界面。这个命令通常用于 Docker 容器与宿主机之间的图形界面共享。

sudo xhost +local: 

下面是命令的详细解释：

• sudo：以超级用户（root）的权限执行后面的命令。在大多数 Linux 系统中，修改 X server 的访问控制需要 root 权限。
• xhost：X server 的一个实用程序，用于管理哪些用户和主机可以连接到 X server。
• +local:：这是一个参数，用于更改 X server 的访问控制列表（ACL）。+local: 表示允许本地机器上的所有用户连接到 X server。
• 在默认情况下，X server 只允许与它在同一终端会话启动的进程连接。如果你尝试从另一个会话（例如，从 Docker 容器内部）启动一个图形界面程序，它将无法连接到 X server，除非你明确允许这样做。
• 执行 sudo xhost +local: 命令后，任何本地用户都可以连接到 X server。这通常是为了允许 Docker 容器内的进程显示图形界面。例如，当你在 Docker 容器中运行一个需要图形界面的应用程序时，你需要确保容器可以访问宿主机的 X server。

2.2 拉取 docker 镜像

  使用docker pull 命令拉取包含 ROS-Melodic 的镜像：

docker pull osrf/ros:melodic-desktop-full

  等待拉取完毕之后，使用 docker images 验证该镜像是否拉取成功。如果出现类似于下述的结果，说明镜像拉取成功。

2.3 使用镜像osrf/ros:melodic-desktop-full创建并运行容器

docker run -it --gpus all --env="NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES=all" --volume=/tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix --volume=/dev/dri:/dev/dri --device=/dev/snd --device=/dev/dri --env="DISPLAY=$DISPLAY" --name=ros_melodic_test  osrf/ros:melodic-desktop-full

这条指令的解释：

这条 docker run 命令用于启动一个名为 melodic_test 的 Docker 容器，并且针对运行 ROS (Robot Operating System) 桌面完整版镜像进行了一些特定的配置，以支持 GPU 加速和图形界面显示。下面是每个参数的详细解释：
docker run：Docker 命令，用于创建并启动一个新的容器。
-it：两个参数，-i 表示交互模式，保持 STDIN 打开，即使不附加到容器终端；-t 分配一个伪终端，为容器提供一个文本命令行界面。
–gpus all：允许容器访问宿主机上所有的 GPU 设备。这通常需要 NVIDIA Container Toolkit 的支持。
–env=“NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES=all”：设置环境变量，指示 Docker 容器需要完整的 NVIDIA 驱动能力，这通常用于启用 GPU 加速。
–volume=/tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix：挂载卷，将宿主机的 /tmp/.X11-unix 目录挂载到容器的相同路径，这个目录包含了 X11 服务器的 UNIX 域套接字，用于图形界面的通信。
–volume=/dev/dri:/dev/dri：挂载卷，将宿主机的 /dev/dri 目录挂载到容器的相同路径，这个目录包含了 Direct Rendering Infrastructure (DRI) 设备文件，用于 GPU 硬件的直接访问。
–device=/dev/snd：授予容器访问宿主机的 /dev/snd 设备的权限，这是声卡设备文件，用于音频输入输出。
–device=/dev/dri：再次授予容器访问宿主机的 /dev/dri 设备的权限。这个参数和上面的 --volume 参数一起确保容器可以访问 GPU 设备。
–env=“DISPLAY=$DISPLAY”：设置环境变量 DISPLAY，用于图形界面的显示。这里使用宿主机的 DISPLAY 环境变量值，使得容器内的图形界面程序可以在宿主机上显示。
–name=ros_melodic_test：为容器指定一个名称，这里名称为 ros_melodic_test。
osrf/ros:melodic-desktop-full：指定要使用的 Docker 镜像，这里是 ROS (Robot Operating System) 的 melodic 桌面完整版镜像。

在本机执行docker ps -a验证是否创建成功，如果出现下列的输出，说明创建成功：

2.4 运行 roscore

以交互命令进入容器：

docker exec -it ros_melodic_test bash

在容器内部执行下列指令配置ros的环境变量，并运行roscore：

source ./ros_entrypoint.sh
roscore

2.5 运行 rviz

以交互命令进入容器：

docker exec -it ros_melodic_test bash

在容器内部执行下列指令配置ros的环境变量，并运行rviz：

source ./ros_entrypoint.sh
rviz
# 或者 rosrun rviz rviz

出现rviz界面即视为配置成功。

参考链接

[1] 深圳市进化图灵智能科技有限公司. Docker 安装ros 使用rviz 等等图形化程序 [EB/OL]. https://turingevo.blog.csdn.net/article/details/140425464, 2024-07-14/2024-10-13.