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Mac 또는 Windows 환경에서 webcam을 Docker에 연결하기

13 분 소요

Mac 또는 Windows 환경에서 webcam을 Docker에 연결하는 것은 자주 쓰이지 않을 상황일 수도 있지만 꼭 필요한 경우가 있습니다. 그런 이유로 검색을 해도 자세한 설명을 찾기 힘들어 포기하게 되는 경우가 훨씬 많습니다. 이 글에서 다소 복잡하지만 그 방법에 대해 최대한 자세하게 설명을 하려고 합니다.

목차

개요

GitHub를 서핑하다보면, 튜토리얼이 잘 구성되어 있는 오픈소스 코드가 많이 있습니다. 그리고, 저희가 관심이 있는 Computer Vision 분야는 주로 Ubuntu 환경을 권장하는 코드가 대부분이죠.

상황 1

보유한 Linux 머신이나 임대한 Cloud 환경에서 코드를 실행해볼 수도 있겠지만 랩탑을 사용하고 작업 환경의 자유도가 높은 상황이라면 자연스럽게 Docker에 관심을 가지게 되어 가상환경에서 Ubuntu와 같은 다른 운영체제를 사용할 수 있습니다.

상황 2

팀에서 Ubuntu 환경을 사용하는 Machine Learning pipeline을 개발 해야하는데 서로 다른 운영체제를 사용하고 있다면, 같은 환경을 맞춰줘야 의도치 않은 오류를 줄일 수 있겠죠. 마찬가지로 자연스럽게 Docker를 사용하게 됩니다.

문제점

상황 1 과 상황 2 는 Docker 환경을 써야하는 공통점이 있습니다.

여기에 webcam(웹캠, 카메라)을 연결하여 잘 동작하는지 확인하는 용도 또는 서비스가 되야하는 상황이라면, docker run 명령에서 --device=/dev/video0:/dev/video0 라는 옵션을 써야하는데 MacOS와 Windows는 /dev/video0 라는 경로가 없기 때문에 해당 경로를 찾을 수 없다는 오류 메세지가 나오고, 아무리 검색을 해봐도 친절한 설명을 찾을 수 없습니다.

잘 사용하고 있는 Macbook Pro를 이거 때문에 바꿔야 할까요? Windows 랩탑이면, 듀얼부팅을 할 수도 있지만 그것 또한 큰 문제가 아닐까요?

이 글에서는 비록 귀찮은 환경을 세팅해야하는 과정이 필요하지만, 현재 사용하고 있는 MacOS와 Windows 운영체제에서 webcam을 Docker에 연결하는 방법을 소개하려고 합니다. 🤓

해결 방안 제시

MacOS

우선 Docker Desktop for Mac, VirtualBox, VirtualBox Extension이 설치되어 있어야 하고, 아래와 같이 socat 1, xquartz 2 를 설치해줘야 합니다. 여기서는 터미널을 사용하여 환경 구성하는 것을 권장합니다.

brew install socat
brew install xquartz

그런 다음 터미널에서 아래와 같이 XQuartz 실행시켜 주면, 새로운 터미널 창이 뜨게 되는데 이 후의 글에서는 이것을 터미널 2, 기존의 터미널 세션을 터미널 1 라고 하겠습니다.

open -a XQuartz

XQuartz Preferecens 에서 아래의 그림과 같이 체크박스 선택을 해줍니다.

X11 preferecnes

다시 터미널 1 에서 아래와 같은 script를 실행시켜 줍니다.

defaults write org.macosforge.xquartz.X11 enable_iglx -bool true

터미널 1 에서 아래와 같은 환경 변수 설정을 하는데, 앞으로 만들 docker-machine을 이름도 정해주세요.

IP=$(ifconfig en0 | grep inet | awk '$1=="inet" {print $2}')
xhost + $IP

# name of docker-machine, possible to change the name if you want
DOCKER_MACHINE=webcam  # (default) DOCKER_MACHINE=default

기본적으로 Docker Desktop for Mac은 VirtualBox를 쓰지 않습니다, 여기에서는 VirtualBox에서 가상 머신을 만들어 사용하기 때문에 아래와 같이 가상 머신을 만들어주는 명령어를 실행해 주세요.

docker-machine create -d virtualbox \
  --virtualbox-cpu-count=2 \
  --virtualbox-memory=2048 \
  --virtualbox-disk-size=100000 \
  --virtualbox-boot2docker-url https://github.com/gzupark/boot2docker-webcam-mac/releases/download/18.06.1-ce-usb/boot2docker.iso \
  ${DOCKER_MACHINE}

Mac에서 webcam을 사용하기 위해 일부 수정한 내용의 boot2docker를 다운받아서 실행하느라 다소 시간이 걸립니다. 작업이 완료 된 후 docker-machine ls 명령어로 ${DOCKER_MACHINE}이름으로 생성된 것을 확인한 후 아래의 명령어로 docker-machine을 정지시켜 줍니다.

자세한 수정한 내용을 알고 싶으면 링크를 읽어주세요.

docker-machine stop ${DOCKER_MACHINE}

docker-machine이 정지되었다면, VirtualBox를 실행하여 아래의 그림들처럼 설정해주세요.

미리 설치되어 있는 환경이라 이미지의 개수와 이름이 다를 수 있고, memory가 다를 수도 있습니다.

mac virtualbox mac virtualbox display mac virtualbox ports mac virtualbox shared folders

드디어 기본적인 환경 구성은 끝났습니다! 이제부터 webcam을 사용하고 싶을 때 매번 수행해야하는 과정들입니다.

  1. 터미널 1 open -a XQuartz
  2. 터미널 2 socat TCP-LISTEN:6000,reuseaddr,fork UNIX-CLIENT:\"$DISPLAY\"
    • 만약 에러가 발생하면, lsof -i tcp:6000을 확인하여 해당 PID를 kill 해주세요.
  3. 터미널 1 IP=$(ifconfig en0 | grep inet | awk '$1=="inet" {print $2}')
  4. 터미널 1 xhost + $IP
  5. 터미널 1 DOCKER_MACHINE=webcam
  6. 터미널 1 docker-machine start ${DOCKER_MACHINE}
  7. 터미널 1 eval $(docker-machine env ${DOCKER_MACHINE})

  8. 터미널 1 vboxmanage list webcams 결과 확인

     # choose one or all if you want (two cameras in my case)
 Video Input Devices: 2
 .1 "USB Camera"
 .2 "FaceTime HD Camera"
  9. 터미널 1 vboxmanage controlvm "${DOCKER_MACHINE}" webcam attach .1 또는 .2 또는 둘 다

이제 터미널 1 에서 원하는 docker image를 가지고 실행하면 됩니다.

webcam 테스트 이전에 XQuartz가 제대로 동작하고 있는지 확인해 보려면 아래의 두 가지 테스트를 해보고 정상 동작하는 것을 확인해주세요.

# xeyes
docker run --rm -it -e DISPLAY=$IP:0 gns3/xeyes

# firefox
docker run --rm -it -e DISPLAY=$IP:0 -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix jess/firefox

webcam을 사용할 docker image가 있다면, 아래 예시와 같이 해주시면 됩니다.

docker run --rm -it --device=/dev/video0:/dev/video0 \
  -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix \
  -e DISPLAY=$IP:0 \
  ${DOCKER_IMAGE}

이 글에서는 docker 명령어에 대해 자세히 설명하지 않겠습니다.

Windows

참고로 Window 10 Home에서 따라해볼 수 있는 환경입니다. Pro와 Enterprise에서는 확인해보지 않았습니다.

Windows에서는 MacOS와 다르게 Docker Toolbox on Windows로 설치를 하고, 그 외의 VirtualBox, VirtualBox Extension는 똑같이 설치해주세요.

Docker Toolbox는 C:\Program Files\Docker Toolbox 경로에 설치되고 나면, 시작 메뉴에서 Docker Quickstart Terminal 을 실행시켜 줍니다. 그러면, VirtualBox에서 default라는 이름의 가상 환경을 시작하게 되는데 처음 실행하는 것이라면, 가상 환경을 만드느라 다소 시간이 걸립니다.

docker quickstart terminal

아쉽게도 Docker Quickstart Terminal을 처음 시작할 때 사용하는 boot2docker의 이미지는 webcam을 쓸 수 없기 때문에 새로운 가상 환경을 만들어줘야 합니다. 기존의 default 이름으로 사용하느냐 새로운 이름을 지정해서 사용하느냐는 선택하시면 됩니다. Docker Toolbox Terminal에서 다음과 같이 실행해주세요.

  • default 이름 사용

    docker-machine stop default
docker-machine rm default
DOCKER_MACHINE=default

  • (권장) 새로운 이름 사용

    docker-machine stop default
# name of docker-machine, possible to change the name if you want
DOCKER_MACHINE=webcam

위의 두 가지 선택사항 중 하나를 실행했다면, 아래의 script를 실행하여 새로운 가상 환경을 생성해 줍니다.

docker-machine create -d virtualbox \
  --virtualbox-cpu-count=2 \
  --virtualbox-memory=2048 \
  --virtualbox-disk-size=100000 \
  --virtualbox-boot2docker-url https://github.com/Alexoner/boot2docker/releases/download/v17.06.0-ce-usb-rc5/boot2docker.iso \
  ${DOCKER_MACHINE}

아래의 그림을 보면, 두 가지의 가상 환경이 있고 새로 만든 가상 환경인 webcam 은 STATE가 Running인데 ACTIVE는 - 표시로 되어 있습니다. 꼭 확인하고 eval $(docker-machine env ${DOCKER_MACHINE}) 명령어를 실행해 주세요.

docker quickstart terminal

다시 그림을 보면, ACTIVE에서 *로 바뀌어 있고, URL을 확인할 수 있습니다. 이 경우엔 192.168.99.103이지만 상황에 따라 다른 주소값을 가지고 있을 수 있습니다. 아래의 명령어로 확인해주세요.

docker-machine ls | grep ${DOCKER_MACHINE} | awk '{print $5}'
# tcp://192.168.99.103:2376

이제 Xming 5 을 설치해주세요. 그러면, C:\Program Files (x86)\Xming 경로에 설치가 되어 있을 것이고, 거기에 있는 x0.hosts라는 파일을 관리자 권한으로 열어서 아래와 같이 수정해주세요.

위에서 확인한 URL 주소를 사용해주세요.

localhost
192.168.99.103

저장을 해주고, 같은 경로에 있는 Xming.exe를 실행해 주세요.

시작 메뉴나 바탕화면에 바로가기가 없다면 만들어 두는게 편합니다.

docker-machine stop ${DOCKER_MACHINE}

위와 같이 docker-machine을 중지하고, 아래의 그림과 같이 VirtualBox 해당 가상 환경에서 설정을 해주세요.

windows virtualbox display windows virtualbox usb

이제 Windows의 기본 환경 구성은 끝났습니다. 이제부터 webcam을 사용하고 싶을 때 매번 수행해야하는 과정들입니다.

  1. Docker Quickstart terminal 실행
  2. DOCKER_MACHINE=webcam 또는 DOCKER_MACHINE=default
  3. docker-machine stop default 실행 후, docker-machine start ${DOCKER_MACHINE}
    • 만약 default 로 구성하였다면, 3번 무시
  4. eval $(docker-machine env ${DOCKER_MACHINE})

  5. "/c/Program Files/Oracle/VirtualBox/VBoxManage" list webcams 결과 확인

     # choose one or all if you want (two cameras in my case)
 Video Input Devices: 2
 .1 "c922 Pro Stream Webcam"
 .2 "Logi Capture"
  6. "/c/Program Files/Oracle/VirtualBox/VBoxManage" controlvm "${DOCKER_MACHINE}" webcam attach .1 또는 .2 또는 둘 다
  7. Xming 실행

MacOS와 마찬가지로 webcam 테스트 이전에 Xming이 제대로 동작하고 있는지 확인해 보기 위해 아래의 두 가지 테스트를 진행해 보세요.

# xeyes
docker run --rm -it -e DISPLAY=192.168.99.1:0 gns3/xeyes

# firefox
docker run --rm -it -e DISPLAY=192.168.99.1:0 -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix jess/firefox

webcam을 사용할 docker image가 있다면, 아래 예시와 같이 해주시면 됩니다.

docker run --rm -it --device=/dev/video0:/dev/video0 \
  -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix \
  -e DISPLAY=192.168.99.1:0 \
  ${DOCKER_IMAGE}

정리

Webcam 테스트

아래는 dlib 4의 예제를 실행시킨 결과이고, Windows의 경우 화면 녹화 프로그램을 쓰지 않고 캡쳐만 했습니다.

MacOS Windows
mac webcam test windows webcam test

이제 Mac과 Windows에서도 webcam을 Docker에 연결하여 사용할 수 있습니다. 😁👍🏼

결론

Mac이나 Windows에서 Webcam을 Docker와 연결시키는 것은 불가능한 것은 아닙니다. 다만, 최신 버전의 boot2docker를 사용하지 않아 생길 수 있는 불편함이 있습니다. 또한, 이 글에서 제시한 방법 뿐만 아니라 Mac의 경우 Parallels의 kernel을 이용할 수도 있고, Windows는 Pro나 Enterprise의 Hyper-V 실제 사용해보지 않아 동작한다고 확신할 수 없습니다.

그럼에도 불구하고, Docker 환경을 통해 Webcam 또는 Camera를 제어할 수 있는 점은 참 매력적이고, 서로 다른 운영체제에서 개발을 해야하는 조직이라면 분명히 도움이 될 것입니다.

이 글의 튜토리얼을 따라해보면서 잘 되지 않는 부분은 댓글로 달아주세요.

요약

  • Mac
    1. 터미널 1 open -a XQuartz
    2. 터미널 2 socat TCP-LISTEN:6000,reuseaddr,fork UNIX-CLIENT:\"$DISPLAY\"
    3. 터미널 1 IP=$(ifconfig en0 | grep inet | awk '$1=="inet" {print $2}')
    4. 터미널 1 xhost + $IP
    5. 터미널 1 DOCKER_MACHINE=webcam
    6. 터미널 1 docker-machine start ${DOCKER_MACHINE}
    7. 터미널 1 eval $(docker-machine env ${DOCKER_MACHINE})
    8. 터미널 1 vboxmanage list webcams 결과 확인
    9. 터미널 1 vboxmanage controlvm "${DOCKER_MACHINE}" webcam attach .1
  • Windows
    1. Docker Quickstart terminal 실행
    2. DOCKER_MACHINE=webcam 또는 DOCKER_MACHINE=default
    3. docker-machine stop default 실행 후, docker-machine start ${DOCKER_MACHINE}
    4. eval $(docker-machine env ${DOCKER_MACHINE})
    5. "/c/Program Files/Oracle/VirtualBox/VBoxManage" list webcams 결과 확인
    6. "/c/Program Files/Oracle/VirtualBox/VBoxManage" controlvm "${DOCKER_MACHINE}" webcam attach .1
    7. Xming 실행

작성자

@JongminPark

도움준 이

@JaeseopHwang @SangmoKoo

참고

  • https://github.com/boot2docker/boot2docker
  • https://github.com/bplab/boot2docker-webcam-mac
  • https://github.com/Alexoner/boot2docker
  • https://docs.docker.com
  • https://www.virtualbox.org/manual
  • https://vtluug.org/wiki/Socat
  • https://www.xquartz.org
  • http://www.straightrunning.com/XmingNotes
  • https://github.com/davisking/dlib

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