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@taront

Docker初心者がコンテナ内からGUIアプリケーション表示する方法に挑戦

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表記の通りDockerの使い方について勉強をしているところです。Dockerは手軽に環境を構築できて便利ですね。欲を言うとGUIアプリをもっと気軽に検証できれば最高だと思います。

実際には、コンテナ作成時に環境変数などを定義することでGUI表示にも対応可能なようですが、長めのオプションを書き込まないといけなかったりと、初心者にはちょっと気が重いです。なのでVSCodeを使ってもっと手軽にGUIアプリ表示を実現できないか検討してみました。

本手法はWSL2を利用しています。手順が若干トリッキーなのですが、一旦環境を構築すると、WSLで構築したLinuxディストリビューションのような感覚でGUIアプリを表示できました。自分のための備忘録として投稿致します。

注意事項
ここに記載しているGUIの表示手順は、WSLgを用いた正規の手法では無いと思います。予期しない不具合などが併発する可能性もありますので、自己責任で実施を検討してください。

１．実行環境

Windows 10 Pro (22H2)

以下が導入済みであること

  • Docker Desktop
  • WSL2

検証時のWSL2のバージョン

PS C:\Users\hoge> wsl --version
WSL バージョン: 2.0.14.0
カーネル バージョン: 5.15.133.1-1
WSLg バージョン: 1.0.59
MSRDC バージョン: 1.2.4677
Direct3D バージョン: 1.611.1-81528511
DXCore バージョン: 10.0.25131.1002-220531-1700.rs-onecore-base2-hyp
Windows バージョン: 10.0.19045.3803

１．１　WSL - Linux ディストリビューションの導入と動作確認

まずはMicrosoft Storeなどから、通常通りLinuxディストリビューションを導入して、GUIアプリの表示が可能か動作確認を行います。

ubuntuimage_01.jpg

ここではUbuntu-22.04を導入した前提で進めます。

導入したUbuntu-22.04内に入り、下記のコマンドを実行し、GUIアプリがWindowsのデスクトップ上に表示されることを確認してください。

  • x11-appsはxeyesとかxclockなどの簡単なXアプリのセット
sudo apt update && sudu apt upgrade -y
sudo apt install x11-apps
xeyes

問題がなければ以下のように👀が表示されます。

ubuntu_eyes.jpg

確認が終わったら、全部閉じてしまって構いません。
（sudo apt remove x11-appsしても良いです）

１．２　既定のディストリビューションの変更

次に、Windows上のDocker Desktopを起動した状態で、PowerShellなどを使ってwsl -l -vと入力し、WSLディストリビューションの状態を確認します。
下記のようにdocker-desktopの左側に*がある場合は、既定のディストリビューションがDocker Desktopになっているので、変更する必要があります。

PS C:\Users\hoge> wsl -l -v
  NAME                   STATE           VERSION
* docker-desktop         Running         2
  docker-desktop-data    Running         2
  Ubuntu-22.04           Running         2

Ubuntu-22.04に変更するためにwsl -s Ubuntu-22.04と入力します。

PS C:\Users\hoge> wsl -s Ubuntu-22.04
この操作を正しく終了しました。

その後、もう一度wsl -l -vで確認してみます。

PS C:\Users\hoge> wsl -l -v
  NAME                   STATE           VERSION
* Ubuntu-22.04           Running         2
  docker-desktop-data    Running         2
  docker-desktop         Running         2

既定のディストリビューションがUbuntu-22.04になりました。

こうしておくことで、Dockerコンテナ内で起動したGUIアプリをRmote Desktopが拾って、Windowusデスクトップに表示してくれるようになるみたいです。

この仕組みが良く理解できていません。今後、仕様の変更などで無効な手順になる可能性もあると思います。その際はご了承ください。

wsl-l.jpg

以上で事前環境の準備は完了です。

２．VSCodeによるDocke環境の構築

Windows上のVSCodeを使ってGUIアプリ動作検証用のDockerイメージを作ります。

VSCodeに以下のextensionを導入している前提で進めます。

  • Dev Containers
  • Docker
  • WSL (←これは不要かも？)

vc_extention.jpg

２．１　ファイルの構成

使用するファイルの構成は以下の通りです。Windowsの任意のフォルダに以下のファイルを格納し、VSCodeでそのフォルダを開いてください。

┣━workspace/
┃　　┗━test.txt
┣━Dockerfile
┗━docker-compose.yml

workspace/test.txt
Hello!
Dockerfile
FROM ubuntu:latest

RUN apt-get update
RUN apt-get install -y x11-apps

# ディレクトリがない場合は自動で作成される
WORKDIR /workspace
docker-compose.yml
version: '3'
services:
  # サービス名
  xeyetes:
    # カレントディレクトリでイメージを構築
    build: .
    # データを永続化
    volumes:
      - ./workspace:/workspace
    # プロセスを継続させてコンテナの正常終了を防ぐ
    stdin_open: true
  • 「stdin_open: true」が無いと直ぐにコンテナが閉じてしまってテストできない

２．２　コンテナの作成と起動

VSCode上でdocker-compose.ymlを右クリックし、Compose Upを選択。

vsc_01.jpg

その後、左サイドバーのDockerアイコンをクリックし、対象となるコンテナを選んで右クリック、Attach Visual Studio Codeを選ぶ。

vsc_02.jpg

すると、新規のVSCodeのウィンドウが立ち上がり、そのVSCodeウィンドウを介してコンテナ内の操作が可能となる。

新規に立ち上がったVSCodeでターミナルを立ち上げxeyesコマンドを実行する。
上手く設定できていれば👀に再会できると思います。

vsc_03.jpg

このGUIアプリですが、Remote Desktopが表示しているみたいです。WSLのLinux ディストリビューション由来と思って拾っているのでしょうか？
この辺の挙動を理解できていない点が危うい気がします。。。

vsc_04.jpg

２．３　補足事項

Windowsの設定

不要かもしれませんが、検証時の「Windowsの機能の有効化または無効化」の状態も載せておきます

kino.jpg

Tips

今回の内容と直接関係ありませんが、この方法でVSCode経由で開発すると、volumeで永続化されたファイルに関しては、コンテナ内で編集した内容が、元ファイルにもリアルタイムに反映されてちょっと感動しました。（よく考えれば当たり前の挙動かもしれませんが）

無題.jpg

３．Docker経由でopencvをGUI表示

別の例としてOpenCV画面をQT5で表示させてみたいと思います。
以下のHPを参考にさせて頂きました。

３．１　ファイルの構成

ローカルファイルの構成

┣━py3/
┃　　┗━Dockerfile
┣━workspace/
┃　　┣━app.py
┃　　┗━lena_san.jpg
┗━docker-compose.yml

  • lena_san.jpgは任意の画像です。ファイル名を変えた場合はapp.pyに記載したファイル名も変える必要があります。
py3/Dockerfile
FROM python:3.10.6-buster

ARG DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

RUN apt update && apt install -y \
    libgl1-mesa-dev \
&&  apt clean \
&&  rm -rf /var/lib/apt/lists/*

RUN python3 -m pip install --upgrade pip \
&&  pip install --no-cache-dir \
    numpy \
    opencv-python
workspace/app.py
import cv2

TITLE = "gui show test"
cv2.namedWindow(TITLE, cv2.WINDOW_AUTOSIZE)

img = cv2.imread("lena_san.jpg")
cv2.imshow(TITLE, img)

print("Press Esc key to close ...")
while True:
    if cv2.waitKey(1) == 0x1B:
        break

cv2.destroyAllWindows()
docker-compose.yml
version: "3.9" 
services:
  py3:
    build:
      context: ./py3
      dockerfile: Dockerfile
    volumes:
      - ./workspace:/workspace
    # プロセスを継続させてコンテナの正常終了を防ぐ
    stdin_open: true

３．２　コンテナの作成と起動

２章「VSCodeによるDocke環境の構築」と同じようにVSCode経由でコンテナ内にアクセス、ターミナルで/workspaceにおいてpython app.pyを実行すると以下のように画像が表示されます。

無題.jpg

４．参考

何度やってもError: Can't open display: となり、挫けそうになったときに助けて頂いたＨＰのリンクです。皆さんも参考にしてください。

Docker Desktopの設定の確認

WSLの導入時のトラブル

WSL2のインストール

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