Введение

На днях, работая над дипломом, столкнулся с необходимостью создания образа Ubuntu для одноплатника с уже установленным ROS (Robot Operating System – операционная система роботов). Если кратко, то диплом посвящен управлению группой роботов. Роботы оснащены двумя колесами и тремя дальномерами. Управляется все это дело из ROS, который крутится на плате ODROID-C2.

Фото робота
Робот Ladybug. Сорри за плохое качество фото

Устанавливать ROS на каждого робота в отдельности не было ни времени, ни желания, в связи с чем возникла потребность в образе системы с уже установленным ROS. Прогулявшись по просторам интернета, нашел несколько подходов к тому, как это можно было бы сделать.
В целом все найденные решения можно разбить на следующие группы.

Программы, создающие образ с готовой и настроенной системы (Distroshare Ubuntu Imager, linux live kit, linux respin, systemback и др.)
Проекты, позволяющие собрать свой образ (yocto, linux from scratch)
Сборка образа ручками самому (liveCD customization и русский аналог, плюс статья на хабре)

Использование решений из первой группы казалось самым простым и привлекательным вариантом, однако создать образ live-системы для ODROID у меня так и не получилось. Решения второй группы также мне не подошли из-за достаточного высокого порога вхождения. Сборка ручками по имевшимся туториалам также не подходила, т.к. в моем образе не было сжатой файловой системы.
В итоге наткнувшись на видео про chroot (chroot — change root, ссылка на видео в конце поста) и его возможности, решено было использовать его. Далее опишу свой частный случай кастомизации Ubuntu для разработчиков робототехники.

Исходные данные:

Весь процесс модификации образа (за исключением записи на SD-карту с использованием balenaEtcher) выполнялся в операционной системе Ubuntu 18.04.
Операционная система, сборку которой модифицировал – Ubuntu 18.04.3 mate desktop версия.
Машина, на которой должна работать собранная система – ODROID-C2.

Подготовка образа

Скачиваем образ Ubuntu для ODROID с официального сайта

Распаковываем архив

unxz –kv <файл архива с образом>

Создаем директорию, в которую будем монтировать образ
```
mkdir mnt
```
Определяем раздел, на котором располагается файловая система
```
file <файл образа>
```
Ищем раздел с файловой системой в формате ext2, ext3 или ext4. Нам нужен адрес начала раздела (выделен красным на скрине):

Примечание. Расположение файловой системы можно также посмотреть с помощью утилиты parted.
Монтируем образ
```
sudo mount -o loop,offset=$((264192*512)) <файл с образом> mnt/
```
Нужный нам раздел начинается с блока 264192 (у вас цифры могут отличаться), размер одного блока — 512 байт, перемножаем их, чтобы получить отступ в байтах.
Переходим в папку со смонтированной системой и чрутимся в ней
```
cd mnt/
sudo chroot ~/livecd/mnt/ bin/sh
```
~/livecd/mnt — полный путь до директории со смонтированной системой
bin/sh — оболочка (можно также заменить на bin/bash)
Теперь можно уже заниматься установкой необходимых пакетов и приложений.

Установка ROS

Я ставил ROS последней версии (ROS Melodic) по официальному туториалу.

Обновляем список пакетов
```
sudo apt-get update
```
Здесь у меня возникала ошибка:
```
Err:6 http://deb.odroid.in/c2 bionic InRelease
The following signatures were invalid: EXPKEYSIG 5360FB9DAB19BAC9 Mauro Ribeiro (mdrjr) <mauro.ribeiro@hardkernel.com>
```
Она связана с тем, что срок действия ключа для подписи пакетов истек. Для обновления ключей набираем:
```
sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys AB19BAC9
```

Готовим систему для установки ROS

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

sudo apt update

Устанавливаем ROS
К сожалению, мне не удалось поставить desktop версию ROS, поэтому устанавливал только базовые пакеты:
```
sudo apt install ros-melodic-ros-base
apt search ros-melodic
```
Примечание 1. В процессе установки иногда возникала ошибка:
```
dpkg: error: failed to write status database record about 'iputils-ping' to '/var/lib/dpkg/status': No space left on device
```
Исправлялась с помощью очистки кэша утилиты apt:
```
sudo apt-get clean; sudo apt-get autoclean
```
Примечание 2. После установки просорситься (source) командой:
```
source /opt/ros/melodic/setup.bash
```
не получится, т.к. мы не запускали bash, поэтому ее НЕ надо набирать в терминале.

Устанавливаем необходимые зависимости

sudo apt install python-rosdep python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential

sudo apt install python-rosdep

sudo rosdep init
rosdep update

Настраиваем права доступа
Поскольку мы зачрутились и, фактически, выполняем все действия от имени root собираемой системы, то и ROS будет запускаться только с правами суперпользователя.
При попытке запустить roscore без sudo возникает ошибка:
```
Traceback (most recent call last): File "/opt/ros/melodic/lib/python2.7/dist-packages/roslaunch/__init__.py", line 230, in main write_pid_file(options.pid_fn, options.core, options.port) File "/opt/ros/melodic/lib/python2.7/dist-packages/roslaunch/__init__.py", line 106, in write_pid_file with open(pid_fn, "w") as f: IOError: [Errno 13] Permission denied: '/home/user/.ros/roscore-11311.pid'
```
Чтобы ошибка не возникала, рекурсивно изменим права доступа к домашнему каталогу пользователя ROS. Для этого набираем:
```
sudo rosdep fix-permissions
```
Доустанавливаем пакеты rviz и rqt
```
sudo apt-get install ros-melodic-rqt ros-melodic-rviz
```

Финальные штрихи

Выходим из chroot:
```
exit
```
Размонтируем образ
```
cd ..
sudo umount mnt/
```
Запакуем образ системы в архив
```
xz –ckv1 <файл образа>
```

Все! Теперь с помощью balenaEtcher можно записать образ системы на SD-карту, вставить в ODROID-C2, и у вас будет Ubuntu с установленным ROS!

Ссылки:

С тем как чрутиться в linux и для чего это надо очень помогло это видео:

Установка ROS в IMG-образ Ubuntu для одноплатника