ROS从入门到精通4-1：Docker安装与常用命令总结

目录

  • 0 专栏介绍
  • 1 Docker与机器人应用
  • 2 Docker安装步骤
  • 3 Docker常用命令
    • 3.1 创建与启动容器
    • 3.2 暂停与删除容器
    • 3.3 容器文件拷贝
    • 3.4 构建镜像与上下文

0 专栏介绍

本专栏旨在通过对ROS的系统学习，掌握ROS底层基本分布式原理，并具有机器人建模和应用ROS进行实际项目的开发和调试的工程能力。

🚀详情：《ROS从入门到精通》

1 Docker与机器人应用

Docker是一个开源的容器化平台，用于构建、发布和运行应用程序。它允许开发人员将应用程序及其依赖项打包为一个轻量级、可移植的容器中，并在不同的环境中运行。Docker容器提供了一种隔离机制，使得应用程序能够在相同的硬件上以相同的方式运行，而不需要担心环境依赖问题。此外，Docker还提供了一组工具，用于管理、部署和扩展容器化应用程序。由于Docker的便捷性和灵活性，它已经成为现代应用程序开发和部署的标准之一。

Docker的核心概念包括以下几个方面：

  • 镜像(Image)：Docker镜像是一个只读文件，其中包含了应用程序运行所需的所有依赖关系和配置信息。开发人员可以使用Dockerfile文件来定义镜像，然后使用Docker构建工具来生成镜像。

  • 容器(Container)：Docker容器是基于镜像创建的可运行实例。容器提供了一个独立的运行环境，可以在其中运行应用程序，并与其他容器和主机操作系统隔离开来。容器在启动时会复制镜像，然后根据镜像中定义的配置信息启动应用程序。

  • 仓库(Repository)：Docker仓库用于存储和管理Docker镜像。开发人员可以将自己创建的镜像上传到公共或私有仓库中，以供其他人使用或共享。

  • Dockerfile：Dockerfile是一个文本文件，其中包含了定义Docker镜像的指令。例如，它可以定义镜像的基础操作系统、安装软件包、设置环境变量等。

  • Docker Compose：Docker Compose是一个工具，可以定义和运行多个Docker容器组成的应用程序。使用Docker Compose，开发人员可以轻松地定义和部署复杂的应用程序，而无需手动管理每个容器。

  • Docker Swarm：Docker Swarm是一个原生的Docker集群管理工具，用于在多个Docker主机之间分配和管理容器。使用Docker Swarm，开发人员可以轻松地扩展应用程序，并提高其可用性和可靠性。

在这里插入图片描述

在机器人应用中，Docker具有重要的意义和作用。以下是几个方面：

  • 隔离性：由于机器人应用涉及到许多组件，例如操作系统、软件包、库、驱动程序等，这些组件之间可能存在依赖关系和冲突。使用Docker可以将这些组件打包到一个容器中，使其与其他容器和主机操作系统隔离开来，从而避免了这些依赖关系和冲突。

  • 可移植性：在机器人应用中，通常需要在不同的设备上运行应用程序，例如在不同的机器人、云服务器或本地计算机上运行。使用Docker可以将应用程序及其依赖项打包为一个可移植的容器，在不同的设备上以相同的方式运行，从而提高了应用程序的可移植性和可靠性。

  • 简化部署：机器人应用通常需要部署到多个设备上，例如在不同的机器人、云服务器或本地计算机上运行。使用Docker可以轻松地部署应用程序，并确保每个设备上运行的应用程序都一致。

  • 提高效率：在机器人应用中，通常需要频繁地测试和部署应用程序。使用Docker可以快速创建和销毁容器，从而提高了测试和部署的效率。

2 Docker安装步骤

首先，更新软件包索引，并且安装必要的依赖

sudo apt update
sudo apt install apt-transport-https ca-certificates curl gnupg-agent software-properties-common

由于Docker的官方源下载比较慢，需要更换为国内源，例如腾讯源

  • 添加Docker使用的GPG公钥
    curl -fsSL https://mirrors.cloud.tencent.com/docker-ce/linux/ubuntu/gpg | sudo apt-key add -
  • 添加Docker远程仓库并再次更新软件包索引
    sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://mirrors.cloud.tencent.com/docker-ce/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable"
sudo apt-get update

接着安装最新版本的Docker

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

更换Docker的镜像源为国内源，否则部署Docker内部应用时安装依赖的速度很慢

sudo gedit /etc/docker/daemon.json

复制以下代码

{
    "registry-mirrors": [
     "https://mirror.ccs.tencentyun.com",
     "https://docker.mirrors.ustc.edu.cn"
    ]
}

重启Docker完成安装

sudo systemctl restart docker

测试Docker是否安装成功

sudo docker run hello-world

在这里插入图片描述
安装完成后只有root用户可以使用Docker命令，非root用户会显示拒绝访问

winter@winter:~$ docker images

permission denied while trying to connect to the Docker daemon socket at unix:///var/run/docker.sock: Get "http://%2Fvar%2Frun%2Fdocker.sock/v1.24/images/json": dial unix /var/run/docker.sock: connect: permission denied

为了使普通用户也能访问Docker，需要进行用户组配置

  • 添加Docker group
    sudo groupadd docker
  • 将当前非root用户添加到Docker的group
    sudo gpasswd -a ${USER} docker
  • 增加docker.sock文件的权限
    sudo chmod a+rw /var/run/docker.sock
  • 重启服务
    sudo service docker restart
  • 新开一个终端以普通用户测试Docker命令
    winter@winter:~$ docker images

REPOSITORY    TAG       IMAGE ID       CREATED        SIZE
hello-world   latest    d2c94e258dcb   8 months ago   13.3kB

Docker的版本卸载则采用以下命令

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

3 Docker常用命令

3.1 创建与启动容器

create命令从Docker镜像创建一个全新的容器，但不会立即运行它

docker create IMAGE[:TAG]

start命令将启动任何已停止的容器

docker start IMAGE[:TAG]

run命令式上述两种命令的结合，用于创建并启动容器

docker run [OPTIONS] IMAGE[:TAG] [COMMAND] [ARG...]

Docker提供了非常丰富的命令参数

-d, --detach=false         指定容器运行于前台还是后台，默认为false     
-i, --interactive=false   打开STDIN，用于控制台交互    
-t, --tty=false            分配tty设备，该可以支持终端登录，默认为false    
-u, --user=""              指定容器的用户    
-a, --attach=[]            登录容器（必须是以docker run -d启动的容器）  
-w, --workdir=""           指定容器的工作目录   
-c, --cpu-shares=0        设置容器CPU权重，在CPU共享场景使用    
-e, --env=[]               指定环境变量，容器中可以使用该环境变量    
-m, --memory=""            指定容器的内存上限    
-P, --publish-all=false    指定容器暴露的端口    
-p, --publish=[]           指定容器暴露的端口   
-h, --hostname=""          指定容器的主机名    
-v, --volume=[]            给容器挂载存储卷，挂载到容器的某个目录    
--volumes-from=[]          给容器挂载其他容器上的卷，挂载到容器的某个目录  
--cap-add=[]               添加权限    
--cap-drop=[]              删除权限    
--cidfile=""               运行容器后，在指定文件中写入容器PID值，一种典型的监控系统用法    
--cpuset=""                设置容器可以使用哪些CPU，此参数可以用来容器独占CPU    
--device=[]                添加主机设备给容器，相当于设备直通    
--dns=[]                   指定容器的dns服务器    
--dns-search=[]            指定容器的dns搜索域名，写入到容器的/etc/resolv.conf文件    
--entrypoint=""            覆盖image的入口点    
--env-file=[]              指定环境变量文件，文件格式为每行一个环境变量    
--expose=[]                指定容器暴露的端口，即修改镜像的暴露端口    
--link=[]                  指定容器间的关联，使用其他容器的IP、env等信息    
--lxc-conf=[]              指定容器的配置文件，只有在指定--exec-driver=lxc时使用    
--name=""                  指定容器名字，后续可以通过名字进行容器管理，links特性需要使用名字    
--net="bridge"             容器网络设置:  
                           bridge 使用docker daemon指定的网桥       
                           host   //容器使用主机的网络    
                           container:NAME_or_ID >//使用其他容器的网络，共享IP和PORT等网络资源    
                           none 容器使用自己的网络（类似--net=bridge），但是不进行配置   
--privileged=false         指定容器是否为特权容器，特权容器拥有所有的capabilities    
--restart="no"             指定容器停止后的重启策略:  
                           no：容器退出时不重启    
                           on-failure：容器故障退出（返回值非零）时重启   
                           always：容器退出时总是重启    
--rm=false                 指定容器停止后自动删除容器(不支持以docker run -d启动的容器)    
--sig-proxy=true           设置由代理接受并处理信号，但是SIGCHLD、SIGSTOP和SIGKILL不能被代理

在容器启动后，可以在其他终端通过

docker exec -it <container ID> /bin/bash

进入该容器

3.2 暂停与删除容器

使用

docker ps -a

查看所有容器的运行状态，对于不需要使用的容器可以使用

  • 删除
    docker rm <container ID>
  • 暂停
    docker stop <container ID>
  • 清除所有处于终止状态的容器
    docker container prune

对于不需要的镜像则可以使用

docker rmi <image ID>

删除。注意，删除某个镜像前需要删除所有使用该镜像的容器

3.3 容器文件拷贝

主要分为两种

  • 从容器内拷出
    docker cp <container ID>:path_in_container path_out_container
  • 从外部拷贝文件到容器内
    docker cp path_out_container <container ID>:path_in_container

3.4 构建镜像与上下文

通过Dockerfile来制作镜像

docker build -f ./Dockerfile -t IMAGE:Tag /opt

参数如下

-f		  #指定Dockerfile文件，不指定默认为当前路径的Dockerfile
-t		  #指定新生成的镜像名:Tag
/opt	  #代表构建镜像的上下文，通常使用点(.)表示在当前路径

其工作原理是

  1. 客户端执行build构建命令
  2. 客户端将构建命令后面指定的路径/opt下的所有文件打包发送给Docker服务端，缺省则为当前目录
  3. 服务端收到并解压客户端发送的包，根据Dockerfile里的指令进行镜像的分层构建

这里的/opt称为Docker的上下文路径

🔥 更多精彩专栏：

  • 《ROS从入门到精通》
  • 《机器人原理与技术》
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