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Yocto Project 紹介

2018/12/11サイバートラスト株式会社

OSS技術本部

岩松信洋


アジェンダ

1. OSによる開発の違い

2. Yocto Project について

3. Poky について

4. レイヤー機能について

5. 質疑応答


OSによる開発の違い


1. ある OS の場合2. Linux OSの場合

OSによる開発の違い


ソフトウェア X が動作する環境を考える

● カーネル、GUI、基本ライブラリ等はOSベンダーから提供されたものを利用

● ライブラリA○ ベンダーから購入して組み込み

● ライブラリB○ フリーウェアを組み込み

● ソフトウェアX○ ライブラリAとライブラリBを利用する自社

製ソフトウェア

ある OS の場合

CPU メモリデバイス

カーネル

アプリケーション

ソフトウェア X

ライブラリ A ライブラリ B

GUI 基本ライブラリ


ソフトウェア X が動作する環境を考える

● カーネル、ドライバ、基本ライブラリ等はLinux ディストリビューターから頒布されているバイナリを使用、またはソースコードからコンパイルして利用

● ライブラリA○ OSSをコンパイルし、組み込む

● ライブラリB○ ベンダーから購入して組み込み

● ソフトウェアX○ ライブラリAとライブラリBを利用する自社

製ソフトウェア

Linux OS の場合


カーネル




デバイスドライバ

基本ライブラリ


● Linuxディストリビューション○ Linuxを利用者がインストールしたり、利用でき

る形にまとめ上げたもの。○ 上記を頒布する団体・プロジェクトはディストリ

ビューター● なぜディストリビューターがいるのか

○ 本来、LinuxはOSではなく、Linuxカーネルのみを指す→カーネルだけではOSとして動作しない。

○ 基本ライブラリ(glibc)やコンパイラ(gcc, LLVM)などの Linux OS を構成するソフトウェアは Linux とは直接関係ないOSS　(Open Source Software)のプロジェクト。よってこれらを組み合わせて利用できるようにする必要がある

Linux ディストリビューションと頒布方法


カーネル




デバイスドライバ

基本ライブラリ


● 頒布方法○ Linuxディストリビューションによって異なる

■ バイナリベース■ ソースコードベース




コンパイル

バイナリ

ダウンロード

インストール

ソースコード● Linux のディストリビューションのほとんどは

OSSで構成される● 基本、OSSはソースと共にコンパイル方法と使

用方法のみが提供されている● ユーザーは自身でソフトウェアをダウンロード、

コンパイル、インストールを行う必要がある



→ソフトウェア同士の依存

● OSSでもOSSやその他のソフトウェアの依存関係を元に動作する

● 使用したいソフトウェアをコンパイルするためには、依存しているソフトウェアやライブラリをコンパイルし、依存関係を解消する必要がある。

● これらの作業を簡略化したものを提供しているのがLinuxディストリビューター

● 提供されているものがLinuxディストリビューション

使用したいソフトウェア依存しているソフトウェア



コンパイル

バイナリ

ダウンロード

インストール

ソースコード

バイナリとインストール方法をまとめたもの

ソースコード取得、コンパイル、インストール方法をまとめたもの

バイナリベースソースコードベース



コンパイル

バイナリ

ダウンロード

インストール

ソースコード

ソースコードと、コンパイル方法をまとめたもの

バイナリとインストール方法をまとめたもの

ソースコード取得、コンパイル、インストール方法をまとめたもの

バイナリベースソースコードベース


● ディストリビューターがコンパイル済みのソフトウェアをパッケージとして頒布する。● ソフトウェアの最適化やパッケージで提供される機能はディストリビューターが決め

る。○ 例1 : FPU(浮動小数点演算ユニット)をサポートするバイナリを提供する・しない○ 例2: ソフトウェアで提供される機能があるパッケージを提供する・しない

● この方法を取ってるディストリビューション例○ Red Hat○ CentOS○ Debian○ Ubuntu

バイナリベース


● メリット○ コンパイル済みのソフトウェアを頒布するため、すぐに利用できる○ ユーザーは同じバイナリを使用するため、ユーザー同士で問題を共有できる○ 提供さえたバイナリのコンパイルできる手順が確立されている

● デメリット○ 最適化が行われていない

■ CPU性能を最大限に生かせない■ （一部のユーザーにとって）不要な機能やファイルが含まれる

バイナリベース


● ディストリビューターがソフトウェアのコンパイル方法を頒布する。コンパイル済みのバイナリは基本頒布しない。

● この方法を取っているディストリビューション例○ gentoo○ OpenEmbedded

ソースコードベース


● メリット○ 細かい最適化ができる

■ CPUへの最適化、利用者が必要な機能のみの有効化など

○ ソフトウェアライセンスへの対応が柔軟にできる■ 基本的にソフトウェアのバイナリ頒布を行わない

● デメリット○ 多くのリソース（CPU、メモリ、HDD、ネットワーク）を必要とする○ 利用者がコンパイルするため、利用できるまでに時間を必要とする○ ユーザー同士で最適化の内容が異なるため、問題の共有が難しい

ソースコードベース


● SoC・ボードベンダーが公開しているBSP・SDKをベースに開発することが多い○ BSP (Board Support Package)、SDK(Software Development Kit)

● 課題○ OSSによる開発は規模が大きくなるため、詳細が把握できない○ 機能の過不足が判断しずらい○ OSSに関する情報のキャッチアップが難しい○ OSSの機能修正、追加が難しい○ SoCベンダー毎に開発環境が異なる○ BSP・SDKでソフトウェアのバージョンが異なる

組込みLinuxシステム開発の課題


Yocto Projectについて


● 組込み向けOS開発環境を構築する仕組みを提供するプロジェクト○ https://www.yoctoproject.org○ CPUアーキテクチャへの依存を最小限に○ コンパイル環境（SDK）も構築・提供できる仕組み○ エミュレーターによる実機以外のサポート○ 目的に合わせたOSイメージのビルド（OS最小構成、GUIあり、Webサーバーのみ、

など）○ ソースコードベース

Yocto Project

https://www.yoctoproject.org


● Linux Foundation プロジェクトの一つ● 複数のプロジェクトが協力

○ Pokyリファレンスビルドシステム

○ OpenEmbeddedソフトウェアのビルド手順が記載されたレシピと呼ばれるファイル群とビルドエンジンである bitbakeを開発

○ matchboxGUIライブラリ

○ Eclispe IDE Plug-inIDE向け開発プラグイン

○ opkgパッケージングシステム

○ Toasterビルドサポート用GUI

プロジェクト体制


● メンバー企業○ Intel○ Arm○ Linaro○ TEXAS INSTRUMENTS○ NXP○ XLILNX○ RENESAS○ open embedded○ Mentor○ Facebook○ DELL



● 半年ごとにリリース○ 現在のバージョン: 2.6

■ コードネーム: Thud、Poky 20.0.0○ セキュリティ修正とレシピのバグによって更新

■ パッチによる更新

○ 約1年半のサポート

リリースポリシー

https://wiki.yoctoproject.org/wiki/Releases


● サポートしているCPU○ x86(32bit/64bit)、 ARM(32bit/64bit)、MIPS(32bit/64bit)、powerpc

● SoCベンダー共通のビルドシステムとして利用可能○ NXP、Xilinx、Renesas、Intel (旧Altera含む)、TIなど

● SIer への移行・引き渡しがスムーズになる可能性も○ Wind River、Mentor、Enea、などの組込みLinuxOSベンダーが Poky ベースのシス

テムも利用● Real Time patch が適用されたLinux カーネルもサポート

利用しているSoCベンダーやSIerなど



解決できる課題


● 組込みLinux開発環境を構築する仕組みを提供するLinux Foundation傘下のプロ

ジェクト

● 複数のプロジェクトが協力○ Poky○ OpenEmbedded○ matchbox○ Eclispe IDE Plug-in○ opkg○ Toaster

● SoCベンダーから組込みLinux SIerまで利用しており、組込みLinux開発のスタン

ダードとなっている

Yocto Project まとめ


Pokyについて


● Linux Foundation プロジェクトの一つ● 複数のプロジェクトが協力

○ Pokyリファレンスビルドシステム

○ OpenEmbeddedソフトウェアのビルド手順が記載されたレシピと呼ばれるファイル群とビルドエンジンである bitbakeを開発

○ matchboxGUIライブラリ

○ Eclispe IDE Plug-inIDE向け開発プラグイン

○ opkgパッケージングシステム

○ Toasterビルドサポート用GUI



● リファレンスビルドシステム○ ディストリビューションではない○ ディストリビューション作成をサポートするビルドシステム○ 最小構成のLinuxディストリビューションを構築できる

■ ユーザーはPokyをベースにカスタマイズする● 主な構成要素

○ bitbake○ メタデータ(レシピ、設定ファイル)

● 主な生成物○ Linux カーネル○ ブートローダー○ ユーザーランド(rootfs)○ クロスツールチェイン、SDK

Poky


Poky 構成図

Poky

bitbake

Pokymeta meta-pokymeta-yocto-bspメタデータ

meta

recipe-foo 設定ファイル(*.conf)

includeファイル(*.inc)

レシピファイル(*.bb, *.bbappend)

recipe-bar


classファイル(*.bbclass)

buildlinuxカーネル rootfs ブートローダー SDK


Poky 構成図

Poky

bitbake


meta




recipe-bar



buildrootfs ブートローダー SDK

メタデータはレイヤーという単位で管理される

linuxカーネル


Poky 構成図

Poky

bitbake


meta




recipe-bar



buildrootfs ブートローダー SDKlinuxカーネル


● 主な構成要素○ レシピ（拡張子: .bb または .bbappend）

■ ソースコードの取得、ソフトウェアのコンパイル、パッケージングまでの動作を定義■ シェルスクリプトとPythonで記述■ レシピ同士の依存関係を設定■ bbppaned ファイルは既存のbbファイルに内容を修正・追加する際に使用

○ 設定ファイル(拡張子: .conf)■ CPUアーキテクチャなどのターゲットマシン毎の定義■ ビルド環境などの独自設定

○ bitbake■ Python で書かれたビルドツール■ レシピを解析し、定義された動作を実行する

Poky


Poky 構成図

Poky

bitbake


meta




recipe-bar





Poky 構成図

Poky

bitbake


meta




recipe-bar



buildlinux-kernel rootfs ブートローダー SDK


● 主な構成要素○ レシピ（拡張子: .bb または .bbappend）

■ ソースコードの取得、ソフトウェアのコンパイル、パッケージングまでの動作を定義■ シェルスクリプトとPythonで記述■ レシピ同士の依存関係を設定■ bbppaned ファイルは既存のbbファイルに内容を修正・追加する際に使用

○ 設定ファイル(拡張子: .conf)■ CPUアーキテクチャなどのターゲットマシン毎の定義■ ビルド環境などの独自設定

○ bitbake■ Python で書かれたビルドツール■ レシピを解析し、定義された動作を実行する

Poky


$ bitbake core-image-minimal

bitbake の動作


$ bitbake core-image-minimal bitbake 実行時にビルドするレシピを指定する

bitbake の動作



bitbake の動作

レシピを解析

ソースコードのダウンロード

ソースコードの展開

パッチの適用

ソフトウェアのコンパイル

生成物をパッケージ化



bitbake の動作

レシピを解析



パッチの適用



コンパイルするソフトウェアの情報● どこからダウンロードするのか● どのように展開するのか● どのようなパッチを適用するのか

コンパイル方法● どのようなオプションでコンパイルするのか● どのような機能を有効・無効にするのか● ソフトウェア同士の依存関係

インストール・パッケージング方法● どのファイルをどこにインストールするのか● どのファイルをどのパッケージに入れるのか● パッケージング方式は何にするのか



bitbake の動作

レシピを解析



パッチの適用



コンパイルするソフトウェアの情報● どこからダウンロードするのか● どのように展開するのか● どのようなパッチを適用するのか

コンパイル方法● どのようなオプションでコンパイルするのか● どのような機能を有効・無効にするのか● ソフトウェア同士の依存関係

インストール・パッケージング方法● どのファイルをどこにインストールするのか● どのファイルをどのパッケージに入れるのか● パッケージング方式は何にするのか

これらをタスク呼び、レシピ記述する。


タスク

● bitbake で実行される動作単位● タスクを定義する際、do_タスク名とする必要がある

例: do_fetch: ソースコードを取得するタスク

● レシピをビルドする際、1タスク1スレッドで実行される● プログラミング言語に合わせたタスクが約70ほど定義されており、コンパイル方式、イ

ンストール方式などに合わせて利用する● タスク同士は依存関係を持っており、依存関係に合わせて実行される

bitbake の動作



bitbake の動作

do_fetch

do_unpack

do_patch

do_configuredo_compile

do_installdo_package

これらをタスク呼び、レシピ記述する。

レシピを解析



パッチの適用




…SRC_URI = "${SOURCEFORGE_MIRROR}/libpng/${BPN}/${PV}/${BPN}-${PV}.tar.xz \ file://remove.ldconfig.call.patch \ file://Makefile-runtests.patch \ file://ldflags-tests.patch \ file://run-ptest \ "UPSTREAM_CHECK_URI = "http://zlib.net/"

SRC_URI[md5sum] = "85adef240c5f370b308da8c938951a68"SRC_URI[sha256sum] = "4ff941449631ace0d4d203e3483be9dbc9da454084111f97ea0a2114e19bf066"

CFLAGS += "-D_REENTRANT"

RDEPENDS_${PN}-ptest += "make"

inherit ptest

do_configure() { uname=GNU ./configure --prefix=${prefix} --shared --libdir=${libdir}}

do_compile() { oe_runmake shared}…

レシピの中身 (zlib)


bitbake の動作

bitbake*.conf レシピイメージ


bitbake の動作


core-image-minimal


bitbake の動作


core-image-minimal

busybox glibc

依存

……


bitbake の動作


core-image-minimal

busybox glibc

gcc-cross binutils-cross

依存

依存

……

……


bitbake の動作


core-image-minimal

busybox glibc


gettext-native zlib-native

依存

依存

依存

……

……

……


bitbake の動作


core-image-minimal

busybox glibc


gettext-native zlib-native gettext-native zlib-nativeビルド

依存

依存

依存

……

……

…… ……


bitbake の動作


core-image-minimal

busybox glibc





ビルド

ビルド

依存

依存

依存

……

……

…… ……

……ビルド依存


bitbake の動作


core-image-minimal

busybox glibc



busybox glibc



ビルド

ビルド

ビルド

依存

依存

依存

……

……

…… ……

……

……ビルド依存

ビルド依存


bitbake の動作


core-image-minimal

busybox glibc



core-image-minimal.bz2 zImage

busybox glibc



インストール

ビルド

ビルド

ビルド

依存

依存

依存

……

……

…… ……

……

……

ビルド依存

ビルド依存

ビルド依存



Poky で解決できる課題


● リファレンスビルドシステム○ ディストリビューション作成をサポートするビルドシステム○ 最小構成のLinuxディストリビューションを構築できる

● 主な構成要素○ bitbake、メタデータ(レシピ、設定ファイル)

● ビルドする際には bitbake コマンドを使用する○ bitbake はレシピファイルを解析し、ビルドに必要なアクションを実行する○ レシピ同士の依存関係の解決、ソースコードの取得、パッチ適用、コンパイル、

パッケージ化など● レシピにはソフトウェアのビルドに必要な処理を記述する。処理はタスクと呼ばれる。● 主な生成物

○ Linux カーネル、ブートローダー、ユーザーランド(rootfs)、クロスツールチェイン、SDK

Poky に関するまとめ


レイヤー機能について


Poky 構成図


bitbake


meta




recipe-bar






bitbake ビルドエンジン

meta-poky

Linux kernelやソフトウェアのレシピ

Poky ディストリビューションの情報

BSPの構成情報など

Poky

meta

meta-yocto-bsp

最小構成のLinuxディストリビューションを構築できる。




meta-poky




Poky

meta

meta-yocto-bsp Xilinx社のMPSoC SoCを使用したシステムを構築したい…




meta-poky




Poky

meta

meta-yocto-bsp

meta-xilinx Xilinx社のMPSoCをサポートするメタデータ追加




meta-poky




Poky

meta

meta-yocto-bsp

meta-xilinx Xilinx社のMPSoCをサポートするメタデータ追加

conf/bblayers.conf:BBLAYERS ?= " \

/home/user/work/poky/meta \ /home/user/work/poky/meta-poky \ /home/user/work/poky/meta-yocto-bsp \ /home/user/work/meta-xilinx/meta-xilinx-bsp \ "



meta linux-yoctobusybox

busyboxmeta-poky

…



meta

meta-xilinx

linux-yoctobusybox

linux-yocto

busyboxmeta-poky

…



meta

meta-xilinx

linux-yoctobusybox

linux-yocto

busyboxmeta-poky

…

使用するボードの設定等



meta

meta-xilinx

linux-yoctobusybox

linux-yocto

busyboxmeta-poky

…

Xilinx MPSoCの設定有効

機能の追加




meta

meta-xilinx

最終的なレシピ

linux-yoctobusybox

linux-yocto

busyboxmeta-poky

…


busybox linux-yocto

機能の追加


レシピの解析


レイヤー機能


meta-poky




Poky

meta

meta-yocto-bsp

meta-xilinx Xilinx社のMPSoCをサポートするメタデータ

自社で作ったアプリケーションをシステムにインストールしたい




meta-poky




Poky

meta

meta-yocto-bsp

meta-xilinx Xilinx社のMPSoCをサポートするメタデータ

meta-myapp 自社で作ったアプリケーション用レシピを含んだメタデータ追加

conf/bblayers.conf:BBLAYERS ?= " \

/home/user/work/poky/meta \ /home/user/work/poky/meta-poky \ /home/user/work/poky/meta-yocto-bsp \ /home/user/work/meta-xilinx/meta-xilinx-bsp \ /home/user/work/meta-myapp \ "



meta

meta-xilinx

linux-yoctobusybox

linux-yocto

busyboxmeta-poky

…




meta

meta-xilinx

linux-yoctobusybox

linux-yocto

busyboxmeta-poky

…


meta-myapp myappmyappに関する設定



meta

meta-xilinx

最終的なレシピ

linux-yoctobusybox

linux-yocto

busyboxmeta-poky

…


busybox linux-yocto

機能の追加


レシピの解析

meta-myapp myapp

myapp

myappに関する設定



レイヤー機能で解決できる課題


● Pokyは最小構成のLinuxディストリビューションを構築するためのツールやメタデータを提供する

● ユーザーが独自の実装を追加するには、レイヤー機能を使って追加する● 各SoCの設定や、ボードの設定などもレイヤー単位で提供される● レイヤーを使用することによって、他のレイヤーで提供されているレシピのファイルそ

のものを変更せずに、レシピの修正等ができるようになっている

レイヤー機能に関するまとめ


質疑応答


参考文献


● Yocto Project○ https://www.yoctoproject.org○ https://www.yoctoproject.org/docs/2.6/mega-manual/mega-manual.html

● Yocto Project ハンズオンプレゼン用資料○ https://www.slideshare.net/iwamatsu/yocto-project-40180199

● レシピの作り方入門○ https://www.slideshare.net/iwamatsu/ss-31662659

参考文献

https://www.yoctoproject.org

https://www.yoctoproject.org/docs/2.6/mega-manual/mega-manual.html

https://www.slideshare.net/iwamatsu/yocto-project-40180199

https://www.slideshare.net/iwamatsu/ss-31662659


1. https://1.bp.blogspot.com/-LHEZgJ6tpeA/UgSL_9y4KrI/AAAAAAAAW5s/DNRPJ4kSvpI/s400/food_curryruce.png x22. https://3.bp.blogspot.com/-N2OBmlrmp6I/UnyHSqHeW3I/AAAAAAAAahc/1XbLO4ZbaQg/s800/cooking_chef.png x23. https://4.bp.blogspot.com/-2t-ECy35d50/UPzH73UAg3I/AAAAAAAAKz4/OJZ0yCVaRbU/s1600/book.png x24. https://2.bp.blogspot.com/-kXpgJDSmOZI/VJ6XX867x9I/AAAAAAAAqJ4/yYWtYMdnE3A/s800/cooking10_kiru.png x25. https://2.bp.blogspot.com/-0_papKo8Qt4/VahRmEpGpUI/AAAAAAAAvtQ/QyU6EtxIhLc/s800/makimono_toranomaki.png x26. https://1.bp.blogspot.com/-etAOuOz8L7Y/W1a4rKcd5WI/AAAAAAABNhU/fB5zVLV7Mig1oPLUdf17QS7n15np1S3OACLcBGAs/s8

00/food_niku_pack.png x27. https://3.bp.blogspot.com/-QCe-ngfpbTg/UkJM8tkaq6I/AAAAAAAAYWM/U3pbo3YS9XA/s800/ninjin_carrot.png x28. https://3.bp.blogspot.com/-EiqKoF2kMTQ/UkJM5vVnb7I/AAAAAAAAYVU/tCuJxeQQiNE/s800/jagaimo_poteto.png x29. https://3.bp.blogspot.com/-TY2VUFySQZA/VJ6XYaf5BTI/AAAAAAAAqKA/PBSngtXpNpE/s800/cooking12_ajitsuke.png x2

10. https://4.bp.blogspot.com/-0pySHudh9OY/VMIvIn6zDGI/AAAAAAAAq4M/v-imllVrsxE/s800/pose_souzou_man.png x2

いらすとや使用画像

https://1.bp.blogspot.com/-LHEZgJ6tpeA/UgSL_9y4KrI/AAAAAAAAW5s/DNRPJ4kSvpI/s400/food_curryruce.png

https://3.bp.blogspot.com/-N2OBmlrmp6I/UnyHSqHeW3I/AAAAAAAAahc/1XbLO4ZbaQg/s800/cooking_chef.png

https://4.bp.blogspot.com/-2t-ECy35d50/UPzH73UAg3I/AAAAAAAAKz4/OJZ0yCVaRbU/s1600/book.png

https://2.bp.blogspot.com/-kXpgJDSmOZI/VJ6XX867x9I/AAAAAAAAqJ4/yYWtYMdnE3A/s800/cooking10_kiru.png

https://2.bp.blogspot.com/-0_papKo8Qt4/VahRmEpGpUI/AAAAAAAAvtQ/QyU6EtxIhLc/s800/makimono_toranomaki.png

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https://1.bp.blogspot.com/-etAOuOz8L7Y/W1a4rKcd5WI/AAAAAAABNhU/fB5zVLV7Mig1oPLUdf17QS7n15np1S3OACLcBGAs/s800/food_niku_pack.png

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