手把手教你搭建嵌入式容器化開發(fā)環(huán)境！

大家好，我是雜燴君。

在嵌入式開發(fā)中，我們經(jīng)常會遇到這樣的場景：

本地開發(fā)環(huán)境正常運(yùn)行的代碼，移植到同事電腦就報(bào)錯。更換開發(fā)板后，編譯工具鏈版本不兼容導(dǎo)致構(gòu)建失敗。團(tuán)隊(duì)協(xié)作時，不同成員的依賴庫版本差異引發(fā)玄學(xué)問題。

這些問題的根源在于開發(fā)環(huán)境的不一致性。

傳統(tǒng)嵌入式開發(fā)依賴手動配置工具鏈、交叉編譯器、庫文件等，稍有疏漏就會導(dǎo)致 "環(huán)境依賴黑洞"。

Docker 容器化技術(shù)的出現(xiàn)，為解決這些痛點(diǎn)提供了全新方案。

單片機(jī)開發(fā)的朋友，可能不怎么了解Docker，有必要了解一下。嵌入式Linux開發(fā)中，常常使用Docker容器進(jìn)行嵌入式開發(fā)。

有沒有朋友好奇這張長圖怎么繪制？PlantUML了解一下：嵌入式開發(fā)中PlantUML圖表的應(yīng)用!

在DevOps 與 CI/CD中，Docker 鏡像成為嵌入式開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化交付單元，結(jié)合 Jenkins 等工具鏈，實(shí)現(xiàn)自動化構(gòu)建、測試和部署。

DevOps是一種文化和實(shí)踐方法，涵蓋了軟件開發(fā)周期的全過程，包括開發(fā)、測試、部署、監(jiān)控等，強(qiáng)調(diào)開發(fā)和運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的緊密合作。

CI/CD是持續(xù)集成和持續(xù)交付的簡稱，聚焦于軟件開發(fā)的一部分流程，主要包括自動化的構(gòu)建、測試、部署等。

一、Docker 如何實(shí)現(xiàn)環(huán)境一致性

1. 容器化的三大核心優(yōu)勢

標(biāo)準(zhǔn)化封裝：將編譯器、依賴庫、腳本等打包成 Docker 鏡像

環(huán)境隔離：容器運(yùn)行時與宿主機(jī)完全隔離，避免版本沖突

跨平臺遷移：一套鏡像可在 Linux/macOS/Windows 上運(yùn)行

2. 典型容器化開發(fā)流程

上面那張長圖展示了較為全面的嵌入式容器化開發(fā)流程，包括幾個關(guān)鍵階段，比如開發(fā)環(huán)境設(shè)置、代碼管理、容器化構(gòu)建、測試、部署到硬件等。

實(shí)際上，我們搭建本地docker開發(fā)環(huán)境只需要關(guān)注如下幾個步驟：

二、構(gòu)建docker鏡像

下面我們一起搭建一個嵌入式 Linux 的 Docker 開發(fā)環(huán)境并配置交叉編譯器：

1、安裝 Docker

我們需要先在我們的主機(jī)上安裝 Docker。不同的操作系統(tǒng)安裝方法有所不同。

以Ubuntu/Debian為例。

創(chuàng)建如下腳本docker_install.sh并執(zhí)行：

# 更新系統(tǒng)軟件包列表
sudo apt update
# 安裝必要的依賴包
sudo apt install apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common
# 添加Docker官方GPG密鑰
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
# 添加Docker軟件源
echo"deb [arch=$(dpkg --print-architecture)?signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu?$(lsb_release -cs)?stable"?| sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
# 更新軟件包列表
sudo apt update
# 安裝Docker引擎
sudo apt install docker-ce docker-ce-cli containerd.io
# 驗(yàn)證Docker是否安裝成功
sudo docker run hello-world

2、創(chuàng)建 Dockerfile

Dockerfile 是用于構(gòu)建 Docker 鏡像的腳本文件，下面我們創(chuàng)建一個包含交叉編譯器的嵌入式 Linux 開發(fā)環(huán)境。

# 使用基礎(chǔ)鏡像
FROM?ubuntu:22.04

# 設(shè)置環(huán)境變量，避免交互提示
ENV?DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

# 更新系統(tǒng)軟件包列表并安裝必要的工具
RUN?apt-get update && apt-get install -y 
? ? build-essential 
? ? wget 
? ? unzip 
? ? && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 下載并安裝交叉編譯器
# 這里以arm-linux-gnueabihf為例，你可以根據(jù)實(shí)際需求替換
RUN?apt-get update && apt-get install -y 
? ? gcc-arm-linux-gnueabihf 
? ? g++-arm-linux-gnueabihf 
? ? && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 設(shè)置工作目錄
WORKDIR?/app

# 定義默認(rèn)命令
CMD?["/bin/bash"]

3、構(gòu)建 Docker 鏡像

在包含 Dockerfile 的目錄下，執(zhí)行以下命令來構(gòu)建 Docker 鏡像：

sudo docker build -t embedded-docker:v1.0?.

-t：指定鏡像的標(biāo)簽，這里我們將鏡像命名為embedded-docker，標(biāo)簽為v1.0。

.：表示使用當(dāng)前目錄下的 Dockerfile 進(jìn)行構(gòu)建。

4、運(yùn)行 Docker 容器

構(gòu)建完成后，執(zhí)行以下命令啟動 Docker 容器：

sudo docker?run?-it -v /home/linuxzn:/app --name embedded-container embedded-docker:v1.0

-it：以交互式終端模式運(yùn)行容器。

-v：將主機(jī)目錄映射到容器內(nèi)的工作目錄（主機(jī)路徑：容器路徑）。將主機(jī)的/home/linuxzn目錄內(nèi)容映射到容器/app路徑下。

--name：指定容器的名稱為embedded-container。

embedded-docker:v1.0：指定要使用的鏡像。

在容器內(nèi)部，驗(yàn)證交叉編譯器是否配置成功：

5、退出容器

命令：exit


6、重新進(jìn)入容器

如果你需要再次進(jìn)入容器，可以使用以下命令重新啟動并進(jìn)入容器：

sudo docker start -i embedded-container

7、編譯測試

實(shí)際開發(fā)中，我們在Ubuntu主機(jī)上編寫代碼，在主機(jī)終端git管理我們的代碼，docker容器終端中進(jìn)行編譯：

通過以上步驟，我們就成功搭建了一個嵌入式 Linux 的 Docker 開發(fā)環(huán)境，并配置了交叉編譯器。

三、Docker共享

我們制作好的Docker鏡像有兩種常用的方式分享給他人。

1、導(dǎo)出鏡像文件（離線分享）

（1）導(dǎo)出鏡像為.tar 文件

docker save -o 鏡像名.tar <鏡像名:標(biāo)簽>

如：

docker save -o embedded-docker.tar embedded-docker:v1.0

（2）導(dǎo)入鏡像

docker load -i 鏡像名.tar

2、通過私有倉庫（如 Harbor）

通過私有倉庫分享，這種方式適合企業(yè)內(nèi)部或私密分享，這也是我們公司里在用的方式。

（1）搭建或使用私有倉庫

例如安裝 Harbor，配置倉庫地址（如?http://your-harbor.com）。

（2）登錄私有倉庫

docker login your-harbor.com

（3）標(biāo)記鏡像并推送

docker tag <本地鏡像名> your-harbor.com/namespace/鏡像名:標(biāo)簽
docker push your-harbor.com/namespace/鏡像名:標(biāo)簽

（4）他人拉取鏡像

docker pull your-harbor.com/namespace/鏡像名:標(biāo)簽

（5）運(yùn)行Docker

sudo docker run -it -v 主機(jī)路徑:容器工作路徑 --name embedded-container your-harbor.com/namespace/鏡像名:標(biāo)簽

最后

在嵌入式系統(tǒng)中，Docker 的應(yīng)用趨勢正隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、邊緣計(jì)算和云原生技術(shù)的發(fā)展而快速演進(jìn)。

本篇文章我們只是介紹了 Docker 搭建開發(fā)環(huán)境的優(yōu)勢。

使用Docker搭建嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境，有研究表明，大致收益如：

開發(fā)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化時間從 4 小時縮短至 5 分鐘跨平臺編譯成功率從 65% 提升至 98%新成員上手時間減少 70%

Docker技術(shù)在我們嵌入式中，還有著不少使用場景，如：

資源效率優(yōu)化：Docker 通過容器化技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用隔離，相比虛擬機(jī)（VM）更輕量，適合嵌入式設(shè)備的低功耗、低算力場景。例如，ARM 架構(gòu)的邊緣設(shè)備通過 Docker 運(yùn)行微服務(wù)，可減少資源占用。

跨平臺部署：Docker 鏡像支持跨硬件平臺（如 x86、ARM）的可移植性，開發(fā)者可在本地開發(fā)后直接部署到嵌入式設(shè)備，降低適配成本。

與邊緣計(jì)算的深度融合：Docker 容器承載 AI/ML 模型推理任務(wù)，結(jié)合邊緣設(shè)備的本地處理能力（如 NPU 加速），實(shí)現(xiàn)實(shí)時決策（如工業(yè)質(zhì)檢、自動駕駛）。

Docker 在嵌入式領(lǐng)域的核心價(jià)值在于環(huán)境一致性、跨平臺性和開發(fā)效率提升。未來將深度融入邊緣計(jì)算、AI/ML 和云原生生態(tài)。我們需要關(guān)注輕量級容器技術(shù)優(yōu)化、以充分發(fā)揮 Docker 在嵌入式場景中的潛力。