VScode结合docker的ROS开发环境配置

软件安装

VSCODE

存在三种安装方式，如下：

• 在vscode官网下载需要的版本直接进行安装。
• ubuntu下软件中心搜索安装(安装最简便，推荐)：
  
• 使用apt安装：

wget -q https://packages.microsoft.com/keys/microsoft.asc -O- | sudo apt-key add -
sudo add-apt-repository "deb [arch=amd64] https://packages.microsoft.com/repos/vscode stable main"
sudo apt update
sudo apt install code

docker

参考Install Docker Engine，其他平台的左侧自行选择安装教程，不赘述了。
安装完需要将当前用户加入docker组，否则使用docker指令都需要root权限，不同平台命令有出入，这里以ubuntu18.04为例：

sudo usermod -aG docker 

docker image构建与运行

1、编写dockerfile，以构建ros2 foxy版本image的dockerfile.txt为例：

# 基于某个image构建，例如ubuntu的某个版本或者某个ros官方镜像
FROM ros:foxy-ros-base-focal

# 安装自己需要的环境
RUN apt-get update && apt-get install -y --no-install-recommends \
    ros-foxy-desktop \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

此外，如果需要在docker中使用nvidia显卡，则需要：

• x86平台：额外安装nvidia container toolchain，并在dockerfile中加上如下环境变量配置：

# 需要使用nvidia显卡时需要配置环境变量
ENV NVIDIA_VISIBLE_DEVICES \
    ${NVIDIA_VISIBLE_DEVICES:-all}
ENV NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES \
    ${NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES:+$NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES,}graphics

2、build镜像，在dockerfile.txt同目录下运行：

docker build -t : .
or:
docker build -f  -t : .

3、运行container：

docker run -it --rm \
  --user=$(id -u $USER):$(id -g $USER) \
  --workdir="/home/$USER" \
  --volume="/home/$USER:/home/$USER" \
  --volume="/etc/group:/etc/group:ro" \
  --volume="/etc/passwd:/etc/passwd:ro" \
  --volume="/etc/shadow:/etc/shadow:ro" \
  --volume="/etc/sudoers.d:/etc/sudoers.d:ro" \
  --net=host \
  --gpus all \
  -e DISPLAY \
  -e QT_X11_NO_MITSHM=1 \
  -e XAUTHORITY=/tmp/.docker.xauth \
  -v /tmp/.docker.xauth:/tmp/.docker.xauth \
  -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix \
  :

以上前7项为挂载本机用户为container中默认用户运行，否则将以root用户进入container，不推荐使用root用户进行开发操作； --net=host为将本机网络映射到container中；接着6项为使用显卡和显示相关；更多使用方法参考官方文档。
使用VSCODE一般需要一个固定的长期开发环境，因此需要container在运行完成后不会自己删除，启动时要去掉–rm，运行完成后，就已经有了一个ros2环境的container。
4、（optional）自动加载ROS环境变量
使用ROS前需要加载ROS环境变量，使用docker时可以用如下两种方法实现自动加载：
1、将source source /opt/ros/foxy/setup.bash写入当前系统用户文件夹下.bashrc的末尾，也是ROS安装完成后的官方推荐操作，但只有使用上文命令脚本运行container才会生效，因此该脚本会加载当前系统用户作为container的默认用户，也会同时执行.bashrc中的命令。
2、构建docker image时增加entrypoint.sh，在该脚本中执行source source /opt/ros/foxy/setup.bash，教程很多，这里不赘述。

VSCODE配置

打开VSCODE，以C++开发为例，在扩展插件中安装：

• ROS
• C++ Extension Pack

安装完成后重启或重新加载一下VSCODE，左边侧栏已经可以看到此时已经启动的container：

右键点击container->attach to container，就可以轻松完成VSCODE与container的链接，此时IDE已经位于ros2 foxy开发环境中，正常打开ROS工作空间即可进行开发，python同理。

ROS插件配置

使用ROS插件需要工作空间中存在src文件夹，并且代码都在该文件夹下（非常重要，ROS2实际上已经不要求代码放在src文件夹中了），此外，一般情况下，ROS插件会自动检测ROS版本，并在打开ROS工作空间时自动在.vscode文件夹中进行配置，但使用docker时偶尔会出现问题，这时候需要手动在ROS插件设置中指定ROS版本，右键ROS插件->Extension Settings，如下：

重新打开工作空间或者手动运行ROS插件的部分命令即可，具体参照ROS插件自带的说明。

clangd配置

vscode自带的intellisense用于代码补全时问题颇多，尤其在docker环境下，因此建议换成clangd进行开发，使用clangd需要额外再进行一些配置，步骤如下：
1、在插件中搜索clangd并安装，安装完成右下角会自动提示安装clangd server，点yes即可。
2、在ROS环境中将整个工程编译一次，需要增加"-DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=1"指令，以ros2 foxy为例：

colcon build --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DCMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS=ON

需要保证编译成功完成，否则部分文件的编译命令无法生成，导致clangd找不到这个文件的索引，非ROS环境类似。
3、重启VSCODE或者clangd server。