Windows10環境で，ROS2のパッケージ開発をDocker上で行うための手順をまとめます．
頻繁にROSを使わないので直接環境にROSを入れるのは抵抗感があり...... でもROS2を使ってみたい！ということで，ローカルにROS2環境を入れずに開発を行う，dockerでの開発フローを整えてみました．
具体的には，以下のようにして実現します．
- ROS2の開発用のDockerイメージを作成
- 開発用Dockerコンテナに，ホスト(Win)上にあるROS nodeのソースコードをマウント
- vscodeで開発用Dockerコンテナ内のROS nodeのソースコードを編集
- WinにROS環境が入っていなくてもコンテナ内には環境があるので，IntelliSenseなどは有効です
- 開発用Dockerコンテナ内でビルド・動作確認
- 開発したROS nodeの実行に必要最低限の環境が入ったリリース用Dockerイメージの作成
また，一応 rqt, rviz2 のGUIも開発用コンテナで出せるようにしています（あると開発中は便利なので）．
GUIありROSのdocker環境の構築については，以下の記事などVNCでやってる人は見つけられたのですが，開発用のエディタまでVNC上で動かすことになるならちょっと微妙だなぁと...
ROSではない開発と同様に，ホスト上で動くvscodeを使ったリモート開発でやりたかった，というモチベーションがありました．
前提
WSL2, Docker, vscode での一般的な開発環境の準備，具体的には以下の2点がなされている状態を前提とします．
- WSL2/DockerのインストールとWSL2上でDockerが使える
- vscodeのインストールとWSL上での開発ができる
両方とも以下に詳しい説明がありますし，ググればいろいろ情報は出ると思います．
また，DockerやROS2の基本的な使い方の説明は省きます（このへんある程度わかっている人でないと，ROS2をdockerで動かしたいという人はいないと思うので...）
本エントリで使用しているソースはこちらにあります．適宜記事内でも参照してます．
開発用ディレクトリの作成
とりあえず普通にROS2パッケージを作成するときのように，<ワークスペース名>/srcのディレクトリをWSL上に作ります（ここではワークスペース名をwsとします）．
また，ワークスペース以下にdockerディレクトリも作っておきます．
ws ├── docker └── src
ROS2開発用Dockerイメージの準備
ROS2実行用イメージを用意し，そこに開発に必要なパッケージを加えて開発用イメージを作ります．
ROS2実行用イメージの用意
ちょっと何故かはよくわからないですが，DockerHubにはROSの公式っぽいレジストリが2つあります．
両方とも，Dockerfileは同じレポジトリのものを使ってるみたいですが，前者にはcoreとbaseがあり，後者はdesktop版しかありません．
まぁとは言え2つのレジストリなんて気にせずにdocker pullで入れられます．今回は，GUI(rqt, rviz2)も使うのでdesctop版を入れます．
$ docker pull osrf/ros:foxy-desktop
ROS2パッケージ開発用イメージの作成
osrf/ros:foxy-desktopをベースに，開発に必要なものを入れた開発用イメージを作成していきます．
Dockerfile等の細かい説明はここではしません．とりあえず，すでにあるものを使って進めますので，ここにある各ファイル（Dockerfile.dev，Dockerfile.rel，build_image.sh，entrypoint.sh，run_dev-container.sh）をros2-study/docker以下に配置してください．
※ .envファイルのDOCKER_IMG変数が，これから作成するDockerイメージの名前になるので適宜変更してください
ここでws/docker/build_image.shを実行すると，$DOCKER_IMG:dev_<ワークスペース名>という名前で開発用イメージを作成してくれます（本エントリの例だと，mu777/ros:dev_wsという名前になります）
$ cd ws $ bash docker/build_image.sh
Dockerfile.devでは，osrf/ros:foxy-desktopをベースに開発に必要なライブラリをインストールしています．未検証ですが，sudo，gosu，build-essential，libpython3-dev，python3-pip，python3-colcon-common-extensions，python3-rosdepがあれば最低限OKかなと思います．
が，他にも必要そうなものは適当に入れています．bash-completionがあると，補完が効いて便利なので入れています．
ちょっとROSのテストまわりはわかっていないので本記事には入れてません．テストに必要なパッケージ等も別途入れる必要があるかもしれません．適宜必要なものを入れるよう，修正ください．
ROS2開発用コンテナ上での開発
上までの手順で作成した開発用イメージのコンテナ上で，ROS2パッケージの開発を行います．
開発用コンテナの起動
何はともあれ，開発用コンテナを起動させましょう～
docker run実行時に開発のためのもろもろの設定が必要なため，起動処理をスクリプト（run_dev-container.sh）にまとめております．それを実行してみてください．
<ワークスペース名>_devという名前のコンテナが起動すればOKです！
$ cd ws $ bash docker/run_dev-container.sh $ docker ps CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 0e9c19de69d5 mu777/ros2:dev_ws "/entrypoint.sh /bin…" 14 seconds ago Up 12 seconds ws-dev
run_dev-container.shでは，主にユーザ周りの設定やGUIを使う設定などを行っています．
ユーザ周りの設定に関しては，以下の記事を大変参考にさせていただきました🙏
vscodeでの開発設定
ほぼまんま以下の記事の内容を使っています（ありがたい...🙏🙏）
ワークスペース以下に.vscodeフォルダを作成し，そこに上記事内のc_cpp_properties.json, settings.json, tasks.jsonを作成します．.gitignoreも記事通り設定します．
この時点のディレクトリ構成は，以下のようになっているはずです．
ws ├── .gitignore ├── .vscode │ ├── c_cpp_properties.json │ ├── settings.json │ └── tasks.json ├── docker │ ├── .env │ ├── Dockerfile.dev │ ├── Dockerfile.rel │ ├── build_image.sh │ ├── entrypoint.sh │ └── run_dev-container.sh └── src
tasks.jsonだけ，rosdepを毎回実施するために以下のように書き換えました．
{ // See https://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=733558 // for the documentation about the tasks.json format "version": "2.0.0", "tasks": [ { "label": "ROS Build Setup", "type": "shell", "command": "source /opt/ros/$ROS_DISTRO/setup.bash; rosdep update; rosdep install -i --from-path ${workspaceRoot}/src --rosdistro $ROS_DISTRO -y;", "options": { "cwd": "${workspaceRoot}" } }, { "label": "ROS Build", "type": "shell", "command": "colcon build", "options": { "cwd": "${workspaceRoot}" } }, { "label": "Build", "group": { "kind": "build", "isDefault": true }, "dependsOrder": "sequence", "dependsOn": [ "ROS Build Setup", "ROS Build" ], "problemMatcher": [] } ] }
開発用コンテナに接続されたvscodeを開く
やっとvscodeの出番が来ました！
Windowsで普通にvscodeを起動させ，vscodeのリモートエクスプローラから「Containers」を選ぶと，起動中の開発用コンテナ（ws-dev）がリストに出ていると思うので，それにAttachしてください．
vscodeのウインドウが開くと思うので，「Open Folder」からワークスペースのパスを選択し，開いてください（ワークスペースはrun_dev-container.shでマウントされています）
これで，このvscode上で普通に開発ができます！！
コンテナ上でのROSパッケージの開発とビルド
普通にコンテナ上でいつものようにROSパッケージを開発すればよいだけなのですが，動作確認も兼ねて，以下のチュートリアルを普通にやってみます
vscodeのターミナルがコンテナ内になっているので，そこでコマンドを実行していきます（普通にターミナルからdocker execで開発用コンテナ内に入ってコマンド実行しても大丈夫です）
まずは，ros2 pkg createでパッケージを作成して，
$ cd ws/src $ ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub
チュートリアルに書いているwgetコマンドで，ソースをダウンロードします．
$ cd ws/src/cpp_pubsub/src/ $ wget -O publisher_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/foxy/rclcpp/topics/minimal_publisher/member_function.cpp $ wget -O subscriber_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/foxy/rclcpp/topics/minimal_subscriber/member_function.cpp
package.xmlへ依存パッケージを記載して，
+ <depend>rclcpp</depend> + <depend>std_msgs</depend>
CMakeLists.txtを編集します．
+ find_package(rclcpp REQUIRED) + find_package(std_msgs REQUIRED) + add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp) + ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs) + add_executable(listener src/subscriber_member_function.cpp) + ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs) + install(TARGETS + talker + listener + DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})
チュートリアルに従ってビルドコマンドを実行してみると，ビルドできました🎉🎉
$ rosdep install -i --from-path src --rosdistro foxy -y $ colcon build --packages-select cpp_pubsub
ビルドコマンドはtasks.jsonに設定済みなので，vscodeからもビルドを実行できます．
ターミナルを2つ出して，talkerとlisternerをそれぞれ実行すると，ちゃんと実行されていることがわかります！👏
$ source install/setup.bash $ ros2 run cpp_pubsub talker
$ source install/setup.bash $ ros2 run cpp_pubsub listener
GUI(rqt, rviz2)の使用
本エントリで採用した方法は，Windowsホスト側にXサーバを立てる方式です．
諸事情により自分の環境がまだWindows10なので採用できませんでしたが，Windows11ではWSLでGUIアプリを動かす方法としてWSLgというものがあります．今後はそちらのほうがよいかもしれません．
以下で簡単に，GUI(rqt, rviz2)をXで使う方法をまとめます．
まず，Windows側でXサーバを立てます．よくあるのはVcXsrvとかXmingでしょうか． 自分の環境ではもともと使っていたMobaXtermに入っているXサーバを使っています．
設定は以下のような感じです．
クライアント側（コンテナ側）では，DISPLAY変数を設定しておきます．
と言っても，run_dev-container.shで以下のように設定済みのはずです．
HOST_IP=`ipconfig.exe | grep IPv4 | grep -v 172 | cut -d: -f2 | awk '{ print $1}' | sed 's/\r//g'` DISPLAY=${HOST_IP}:0.0
ので，コンテナ内で確認してみてください．
$ echo $DISPLAY 192.168.0.6:0.0
IPアドレスの部分はWindows側のものを指定する必要があります．
もし設定がうまくできていなければ，コマンドプロンプトでipconfigコマンドを実行するなどしてIPアドレスを調べ，コンテナ内のDISPLAY変数を設定してください
※ このコンテナを実行しっぱなしでwifiをつなぎ直したりすると，コンテナ内のDISPLAY変数はそのままだけど，IPアドレスが変わってしまって，Xサーバと接続できなくなることがあります その場合もDISPLAY変数を再設定してください
この状態でコンテナ内でrqt, rviz2を実行すると，ホストのWindows側にrqt, rviz2が起動します．
リリース用Dockerイメージの作成と実行
ROS2パッケージ開発を進めていくと，リリース用の必要最低限の環境が入ったdockerイメージを作成したくなってくると思います．
以下では簡単にその方法をまとめます．
リリース用イメージの作成
ROSのDockerHubのページの「Creating a Dockerfile to build ROS packages」を参考にリリース用イメージを作っていきます．
が，これもスクリプト化しているので，WSL上でdocker/build_image.shをrelという引数で実行すれば作ってくれます．
$ cd ws $ bash docker/build_image.sh rel
$DOCKER_IMG:rel_<ワークスペース名>という名前でイメージができたらOKです（本エントリの例だと，mu777/ros2:rel_wsという名前になります）
以下に少し少し細かい話を書いておきます．
Dockerのコンテキストですが，リリース用イメージは開発対象のパッケージを含むため，ワークスペース全体としています．一方，開発用イメージは，開発対象のパッケージには依存しないので，コンテキストはdockerフォルダだけにするようにしています．
vcs周りは正直使い方がよくわかっていないので，rosinstallとかには対応できていません．これだけだと依存関係がうまく構築できないかもです（だれか教えて欲しい．．）
リリース用イメージの実行
リリース用イメージが作成できたら実行するだけです．
WSLのターミナルを2つ開いて片方でtalker，もう片方でlistenerを実行します
$ docker run --rm -it mu777/ros2:rel_ws ros2 run cpp_pubsub talker
$ docker run --rm -it mu777/ros2:rel_ws ros2 run cpp_pubsub listener
すると，期待通り実行され，ノード間で通信できていることがわかります！🎉🎉
おわりに
ちょっとROS2がまだよくわかってないですが，ROS1を使っていたけどしばらく離れていた自分には，roscoreも実行せずに勝手に各ノードがpub/subできてるのは感動的ですね～
いろいろ遊べるとよいなと思います💪💪
