Yenarue's Log Generalist Software Engineer :-)

ROS2를 Docker에서 VNC까지 띄워보기

2023년 08월 04일 | ROS Docker

오랜만의 포스팅입니다 :-) 다들 잘 지내셨을까요!

저는 현재 사내 Associate Architect 과정 수강중입니다. 자격 취득을 위해서는 모의 아키텍처링을 진행해야하는데요. 매 차수마다 그 주제가 다른데, 제가 속한 차수는 ROS2 기반의 🤖로보틱스🤖입니다! (두둥)

이전 차수에서는 서비스 플랫폼, 온라인 쇼핑몰 (MSA), 머신러닝, 데이터분석 등 다양한 분야에 대한 아키텍처링을 진행한 것으로 알고 있는데요. 사실 저는 이러한 분야를 기대했는데 정말 단 한번도 발을 담궈본 적 없는 로보틱스가 선정되어 잠시동안 당황했습니다😅

그래도 이번 기회에 아주 조금이나마 (발톱이나마…) 로보틱스를 살펴볼 수 있게 되어 좋은 것 같네요! 이렇게 또 시야를 넓혀나갈 수 있겠죠ㅎㅎ

진짜 아무것도 모르는 1인이기 때문에 조금이나마 이해해보고자 데모 프로그램을 돌리는 과정을 포스팅해보려 합니다!

그럼 시작해볼까요 😊

1. Ubuntu에 Docker 설치하기

Docker Desktop 최신버전을 설치하려면 현시점(23년 8월 4일) 기준으로 Ubuntu 버전이 22.04 LTS 이거나 21.10 이어야 합니다. Ubuntu버전이 낮다면 이번 기회에 업데이트하도록 합시다!

  • [참고] Docker 공식 홈페이지 Install on Ubuntu : https://docs.docker.com/desktop/install/ubuntu/

설치전 사전 환경 설정

gnome-terminal 설치

gnome 환경이 아닌 경우라면 gnome-terminal 설치를 해야합니다.

Ubuntu 설치후 별다른 설정을 하지 않았다면 default가 gnome일 거긴 한데… 혹시모르니 체크해봅시다 :

$ sudo apt install gnome-terminal  
패키지 목록을 읽는 중입니다... 완료
의존성 트리를 만드는 중입니다... 완료
상태 정보를 읽는 중입니다... 완료        
패키지 gnome-terminal는 이미 최신 버전입니다 (3.44.0-1ubuntu1).
0개 업그레이드, 0개 새로 설치, 0개 제거 및 58개 업그레이드 안 함

이렇게 이미 최신버전이라 뜨면 당연히 설치된 것 입니다! 굿!

Preview or Beta 버전 Docker 제거

우리는 최신 버전 Docker 를 설치할 건데… 프리뷰 버전이나 베타 버전을 사용하고 있었다면 삭제해줘야합니다. 저는 베타버전을 사용중이었어서 삭제했어요 :

$ sudo apt remove docker-desktop
$ rm -r $HOME/.docker/desktop
$ sudo rm /usr/local/bin/com.docker.cli
$ sudo apt purge docker-desktop

설정파일까지 싹 깨끗하게 지워줬습니다 :-)

Docker Desktop 설치하기

Docker의 Package Repository 셋팅하기

  • [참고] set up the repository : https://docs.docker.com/engine/install/ubuntu/#set-up-the-repository

Docker Repository를 apt에 추가하고 설치해야 하는데, 그전에 Docker의 공식 GPG Key을 추가해야해요 :

# Docker's official GPG key
$ sudo apt-get install ca-certificates curl gnupg
$ sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
$ curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
$ sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.gpg

위에서 만든 gpg key로 apt에 Docker Repository를 추가합시다 :

$ echo \
  "deb [arch="$(dpkg --print-architecture)" signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  "$(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME")" stable" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

apt에 새로운 repository 가 추가되었으니 apt package index를 업데이트해줍시다 :

$ sudo apt-get update

최신 Docker Desktop DEB 패키지 다운로드 및 설치

  • [참고] Docker Desktop Release Note : https://docs.docker.com/desktop/release-notes/

현시점 최신 버전은 4.22.0 버전이네요. (8월 3일에 나온 따끈따끈한…버전!)

Ubuntu는 위 링크 중에서 Debian을 선택해서 다운로드하면 됩니다. 다운로드 한 파일로 설치를 진행합시다 :

$ sudo apt-get install ./docker-desktop-4.22.0-amd64.deb

설치 이후 버전을 확인해봤을 때, 아래와 같이 나오면 정상 설치 된 것입니다 :

$ docker version  
Client: Docker Engine - Community
 Version:           24.0.2
 API version:       1.43
 Go version:        go1.20.4
 Git commit:        cb74dfc
 Built:             Thu May 25 21:52:13 2023
 OS/Arch:           linux/amd64
 Context:           desktop-linux

Server: Docker Desktop 4.22.0 (117440)
 Engine:
  Version:          24.0.5
  API version:      1.43 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.20.6
  Git commit:       a61e2b4
  Built:            Fri Jul 21 20:35:45 2023
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.6.21
  GitCommit:        3dce8eb055cbb6872793272b4f20ed16117344f8
 runc:
  Version:          1.1.7
  GitCommit:        v1.1.7-0-g860f061
 docker-init:
  Version:          0.19.0
  GitCommit:        de40ad0

2. Docker 셋팅하기

Docker를 실행하고 기본적인 셋팅을 해볼게요! :

$ systemctl --user start docker-desktop

Docker는 비회원 상태로도 사용할 수 있긴하지만, 기왕하는거 계정을 만들도록 합시다.

참고로 계정을 만드려면, 아래와 같이 gdg public key세팅을 해야합니다! :

https://docs.docker.com/desktop/get-started/#sign-in-to-docker-desktop

저는 이미 있어서 패스했습니다 :-)

부팅시 자동 실행

계정 로그인 후 설정으로 들어가서 Ubuntu 부팅시에 Docker도 자동으로 시작하도록 설정해줍시다 : Settings > General > Start Docker Desktop when you log in 체크!

Docker 이미지 다운로드 위치 설정

Docker 이미지들은 용량을 꽤나 차지하는 편이라, 다운로드 위치를 적절하게 설정해야 디스크가 꽉차는 슬픈 사태를 방지할 수 있습니다.

Docker Image Default 저장 위치는 /var/lib/docker 입니다 :

$ docker info | grep "Docker Root Dir"
Docker Root Dir: /var/lib/docker

위치를 변경하기 위해서 일단 실행중인 docker 를 중지시켜야해요 :

$ systemctl stop docker

아래와 같이 daemon.json 파일에 변경할 위치를 적어줍시다 :

$ vi /etc/docker/daemon.json
{
        "data-root": "변경할 Docker 이미지 저장 위치"
}

docker 를 다시 실행시키고 위치가 잘 변경되었는지 확인해보세요 (저는 변경한 위치가 루트 권한이 있어야 접근 가능한 위치라 sudo를 입력해줬습니다) :

$ systemctl start docker
$ sudo docker info | grep "Docker Root Dir"
 Docker Root Dir: 변경한 위치

3. ROS2 설치하고 실행시켜보기

이제 기본적인 세팅은 다 되었으니 ROS2 VNC docker 이미지를 땡겨옵시다 :

$ sudo docker pull tiryoh/ros2-desktop-vnc:foxy
foxy: Pulling from tiryoh/ros2-desktop-vnc
.....
Status: Downloaded newer image for tiryoh/ros2-desktop-vnc:foxy
docker.io/tiryoh/ros2-desktop-vnc:fox

위와 같이 설치가 완료되고나면 이미지를 실행시켜보아요 (참고로 8080포트는 자주 사용될 수 있는 포트라 좀 특이한 포트번호로 실행하는게 더 좋은 것 같습니다. 8080 개발용 포트로 많이쓰다보니..ㅎ 나중에 겹치면 귀찮으니까요…) :

$ sudo docker run -it -p 8080:80 --name ros tiryoh/ros2-desktop-vnc:foxy
* enable custom user: ubuntu
  set default password to "ubuntu"
2023-08-05 15:17:35,895 INFO Included extra file "/etc/supervisor/conf.d/supervisord.conf" during parsing
2023-08-05 15:17:35,895 INFO Set uid to user 0 succeeded
2023-08-05 15:17:35,899 INFO RPC interface 'supervisor' initialized
2023-08-05 15:17:35,899 CRIT Server 'unix_http_server' running without any HTTP authentication checking
2023-08-05 15:17:35,899 INFO supervisord started with pid 44
2023-08-05 15:17:36,904 INFO spawned: 'novnc' with pid 46
2023-08-05 15:17:36,911 INFO spawned: 'vnc' with pid 47
2023-08-05 15:17:38,127 INFO success: novnc entered RUNNING state, process has stayed up for > than 1 seconds (startsecs)
2023-08-05 15:17:38,127 INFO success: vnc entered RUNNING state, process has stayed up for > than 1 seconds (startsecs)

위와 같이 출력되고나면 웹 브라우저에 localhost:8080 을 입력하여 진입해봅시다 :

여기서 연결 버튼을 클릭하여 진입해보면 ubuntu 이미지 홈 화면이 보여질 겁니다! 그럼 성공! :

4. Demo 실행해보기

ROS2 에서는 학습용으로 Demo 프로그램을 제공해줍니다. 아래 공식 사이트를 참고하여 데모를 실행시켜봤습니다 :

https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/Beginner-CLI-Tools/Introducing-Turtlesim/Introducing-Turtlesim.html

turtlesim

먼저 귀여운 turtlesim 이라는 시뮬레이션 데모 프로그램을 실행시켜보겠습니다!

브라우저로 실행시킨 이미지의 좌측 상단 Menu를 클릭하여 Terminator 를 실행시켜줍니다. Terminator는 Terminal 창을 분할하여 사용할 수 있어 매우 편리하죠!

Terminator에 아래 명령을 입력하여 시뮬레이터를 실행시켜봅시다 :

$ ros2 run turtlesim turtlesim_node

그럼 이렇게 귀여운 거북이가 나타납니다ㅎ

이건 정말 시뮬레이터를 실행만 시킨 것이라.. 창을 하나 더 띄워 거북이를 조종해볼게요 :

$ ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

그럼 위와 같이 G, B, V, C, D, E, R, T 키로 거북이를 회전시킬 수 있다는 설명이 표시됩니다.

C를 눌러보니 아래와 같이 거북이 좌측 하단 방향으로 회전하네요. (귀엽다..)

그리고 키보드 상하좌우 키를 이용하면 거북이가 하얀선을 그리면서 이동도 합니다ㅎ (귀엽..2)

이렇게 거북이를 조종할 때, 이벤트가 어떻게 전달되고 어떻게 실행되는지에 대한 간략한 상태도를 확인해볼 수 있어요. 창을 하나 더 띄워 확인해봅시다 :

$ rqt_graph

대강 살펴보니 teleop_turtle이 방향 전환 command를 turtlesim에게 전달하면 turtlesim은 teleop_turtle에게 feedback과 현재 status를 응답해주는 흐름으로 진행된다는 뜻인 것 같습니다.

rqt_graph 창에서 Nodes only 를 Nodes/Topics (active) 로 변경해보면 현재 어떤 Topic이 쓰이고 어떻게 메세지가 이동하는지도 보여지는데, 이걸 제대로 이해하기 위해서는 Topic, Node 에 대한 학습이 별도로 필요해보이네요!

talker & listener

채팅 프로그램처럼 한쪽에서 말하면 다른쪽에서 이걸 리스닝하는 데모 프로그램도 있습니다. 이번엔 이걸 돌려볼게요!

Terminator의 창을 두개 띄워서 한쪽에는 ros2 run demo_nodes_cpp talker 를, 다른 한쪽에는 ros2 run demo_nodes_cpp listener 를 입력해봅시다.

talker는 계속 Hello World! 를 보내고, listener는 이를 수신할 겁니다.

이 데모도 상태도로 한번 확인해보면 아래와 같이 출력되네요 :

talker가 chatter로 메세지를 보내면 listener가 이를 수신하는 방식으로 진행되고있다는 것 같아요! 이렇게 그래프로 전체 흐름을 한눈에 볼 수 있으니 진짜 좋은 것 같습니다 :-)

5. ROS2 rqt_graph 조금이나마 이해해보기

사실 일단 무턱대로 데모 프로그램을 돌려본 거라 완벽한 이해를 하기엔 어려웠어요…

대략적으로라도 이해해야 아키텍처링 연습을 할 수 있기 때문에 공식사이트 문서를 살펴보기로 했습니다.

  • Understanding nodes : https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/Beginner-CLI-Tools/Understanding-ROS2-Nodes/Understanding-ROS2-Nodes.html
  • Understanding topics : https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/Beginner-CLI-Tools/Understanding-ROS2-Topics/Understanding-ROS2-Topics.html
  • Understanding services : https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/Beginner-CLI-Tools/Understanding-ROS2-Services/Understanding-ROS2-Services.html

ROS2의 오버뷰

아직 잘은 모르지만.. ROS2는 크게 Node, Service, Topic으로 구성되는 것 같아보여요. Node간의 커뮤니케이션 수단으로 Service와 Topic이 이용되는 것으로 보입니다. Topic은 일종의 채널로서 Publisher Node에서 Subscriber Node로의 메세지 전달을 해주는 단방향 채널로 보이며, Service는 말그대로 서비스.. Client <-> Server 간의 메세지를 전달하는 양방향 채널로 보이네요.

이제 좀 데모 프로그램에서 띄워봤던 상태도가 이해되기 시작합니다 :-)

마무리

일단은 오늘의 목적은 세팅이었으니 여기까지만 하겠습니다! 다음 시간에는 Node, Topic, Service에 대해 자세히 학습해보도록 하겠습니다! (시간관계상 포스팅을 작성할 수 있을지는 모르겠네요ㅠㅠ 올릴 수 있으면 올려보겠습니다!)

간단하게 시뮬레이터를 돌려본 소감은… 아직까지는 재밌다! 싶네요ㅎ 겉핥기만 했기 때문이겠죠!

저는 작은 기회가 주어졌을 때, 작게 처리하고 넘기기보다는 그 기회를 백분 활용하여 100%, 200% 딥다이빙해보는 걸 선호하는 편입니다. 인증 취득 관점에서는 좀 비효율적일 수는 있겠지만 이렇게 해야 인증 뿐만 아니라 실제 응용력까지 생겨 결론적으로는 교육의 효과가 더 커지는 것 같더라구요.

그런 의미에서 이번 기회에 ROS2도 즐겁게 살펴보려합니다. 관련 서적도 주문했고요ㅎ 재밌겠네요!

화이팅!

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