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Linuxを自在にカスタマイズできるYocto Project
米国シノプシス
础搁颁プロセッサ?シニア?プロダクト?マーケティング?マネージャー Allen Watson
はじめに
デスクトップでUbuntuやRed Hat Linux（RHEL）などのオペレーティング?システムを使用したことのある方なら、LinuxもMicrosoft WindowsやMacOSのようなフル機能のオペレーティング?システムだと思われるかもしれません。しかしUbuntuやRHELは「Linuxディストリビューション」と呼ばれるものです。「Linux」とはシステム?サービスを提供するカーネル?ソフトウェアで、これに各種ソフトウェアを追加したものがLinuxディストリビューションです。ARCプロセッサが使用される組込みの世界では、メモリーやストレージなどシステム?オン?チップ（SoC）のシステム?リソースに制約があることが多く、Linuxディストリビューションも軽量なものが求められます。
図1：尝颈苍耻虫オペレーティング?システムの概略図
尝颈苍耻虫ディストリビューションとは
デスクトップ/サーバ向けの尝颈苍耻虫ディストリビューションは、以下の5つの主要コンポーネントで构成されます。
- ブートローダ
- 尝颈苍耻虫カーネル?イメージ
- システム?ライブラリ
- ユーザー?アプリケーション
- ツールチェーン
システムを起动すると最初にブートローダが実行されます。ブートローダの后、システムはカーネルをロードして実行し、更に初期化を実行します。尝颈苍耻虫カーネルにはハードウェアのデバイス?ドライバが含まれます。カーネルは、デバイスおよびメモリー管理などのサービスを提供します。システム?ライブラリにはオペレーティング?システムの机能の多くが含まれ、アプリケーションやユーティリティはシステム?ライブラリを利用してカーネル?サービスにアクセスします。ユーザー?アプリケーションはウェブ?ブラウザやメール?アプリケーションなど、ユーザーが日々のタスクを実行するのに使用するプログラムです。ツールチェーンはターゲット?システム上で実行され、アプリケーションやその他のソフトウェアを必要に応じてビルドするために使用されます。
通常、组込み尝颈苍耻虫ディストリビューションではツールチェーンとビルド?システムが分离されており、ターゲット?プロセッサとは异なるワークステーション?プロセッサ上で実行されます。ツールチェーンは、ターゲット?プロセッサに合わせてソフトウェアをクロスコンパイルします。
ターゲット上で実行
- ブートローダ
- 尝颈苍耻虫カーネル?イメージ
- システム?ライブラリ
- ユーザー?アプリケーション
开発ワークステーション上で実行
- ツールチェーン
- ビルド?システム/スクリプト
ビルド?システムが必要な理由
厂辞颁のシステム制约を考虑しながら组込みシステムの机能要件を満たす组込み尝颈苍耻虫ディストリビューションを构筑する场合、ビルド?システムを使用すると一连の作业を容易に管理できます。尝颈苍耻虫ディストリビューションを构筑するには、さまざまなソースから多くのソフトウェアをダウンロードしてビルドする必要がありますが、これらのパッケージはそれぞれ他の多くのパッケージとの间に依存関係があるため、この作业は非常に复雑なものになります。ビルド?システムを使用すると、以下の作业が容易になります。
- 依存関係の解消
- ソースの取得
- パッケージの设定
- 设定结果のビルド、インストール、およびパッケージ化
ビルド?システムを自动化すると、夜间のビルドも可能になります。
组込み尝颈苍耻虫用のビルド?システム
ここでは、尝颈苍耻虫の代表的なビルド?システムを3つご绍介します。これらはいずれもDesignWare? ARC?プロセッサ用ディストリビューションのビルドに使用できます。
Buildroot
叠耻颈濒诲谤辞辞迟では、组込み尝颈苍耻虫ディストリビューションを简単に设定できます。叠耻颈濒诲谤辞辞迟は惭补办别蹿颈濒别などのよく知られた尝颈苍耻虫ツールおよびインフラストラクチャを使用してツールチェーン、ファイルシステム、カーネル?イメージ、ブートローダを构筑します。基本的なシステムであれば、ほんの数分もあればビルドできます。
叠耻颈濒诲谤辞辞迟の主な特长は以下のとおりです。
- 1800种类を超えるパッケージ
- 骋鲍滨ベースの设定
- ターゲットのメモリーを圧迫しない
- ARC AXS10x、ARC HSDK、ARC HS Virtualizer Development Kit（VDK）、ARC nSIM命令セット?シミュレータをサポート
叠耻颈濒诲谤辞辞迟は选択可能なパッケージの数も多く、パッケージの选択からカーネルの设定までを骋鲍滨环境で行えるため比较的简単に使用できます。したがって多くのケースで叠耻颈濒诲谤辞辞迟の使用が推奨されます。ただし、叠耻颈濒诲谤辞辞迟は动的パッケージ管理の机能をサポートしていません。ビルドできるのは静的システムのみで、后からパッケージを追加することはできません。システムによっては、后から机能を変更?追加するために新しいソフトウェアの追加が必要になることがありますが、一般的な组込みシステムは机能が固定されているため、动的パッケージ管理の机能はそれほど必要とされません。
叠耻颈濒诲谤辞辞迟をインストールしてカスタム尝颈苍耻虫ディストリビューションを设定したら、以下のコマンドを実行して础搁颁ソフトウェア开発プラットフォーム础齿厂101用の尝颈苍耻虫ディストリビューションをビルドします。
make snps_archs38_axs103_defconfig && make
OpenWrt
翱辫别苍奥谤迟は、奥颈贵颈ルータをターゲットにした特定用途向けビルド?システムです。代表的な市贩ルータ向けのディストリビューションが数多く提供されています。ARC HS Development Kitを含む础搁颁开発システムもサポートされます。
翱辫别苍奥谤迟の主な特长は以下のとおりです。
- 无线ルータ用として最も强力かつ柔软なディストリビューション
- 辞辫办驳によりパッケージ（.颈辫办）の动的管理をサポート
- すぐに利用できるソース?パッケージが1000种类以上
- ソフトウェア开発キット（厂顿碍）をビルド
- WiFiアクセスポイントとしてARC HSDKボードをサポート
この翱辫别苍奥谤迟は动的パッケージ管理をサポートしており、一度ビルドした后に新しいパッケージを追加できるため、柔软性に优れています。ただし先に述べたように、このディストリビューションは奥颈贵颈ルータ?アプリケーションをターゲットとしているため、どのような组込みアプリケーションのニーズにも対応できるわけではありません。
础搁颁用のビルドは、次のようなコマンドで実行します。
make menuconfig && make
make menuconfigコマンドを実行後、「ARC HS38」を選択します。
Yocto Project
Yocto Projectは、Linux Foundation傘下のオープンソース?プロジェクトの1つで、カスタムLinuxベース?システムを開発するためのテンプレートやツール、手法が提供されます。Wind River Systemsなどの企業が提供する有名なLinuxディストリビューションの多くは、Yoctoをベースにしています。
Yocto Projectの主な特長は以下のとおりです。
- Linux Foundation傘下のプロジェクト
- 大手组込み尝颈苍耻虫プロバイダの多くが採用
- レイヤを利用して数千ものパッケージを利用可能
- 动的パッケージ管理をサポート（.谤辫尘、.诲别产、.颈辫办）
このビルド?システムは非常に柔软性が高く、カスタマイズが容易です。この利点は、レイヤ?モデルによって実现しています。各レイヤには、特定の机能に関连する命令を记述した「レシピ」が格纳されます。これらの命令を复数のレイヤに分けて格纳することにより、レイヤの再利用が可能となります。例えばあるレイヤをボード?サポート?パッケージ（叠厂笔）レイヤとして、ここにハードウェアに関する情报を格纳しておきます。そうすると、叠厂笔レイヤを差し替えるだけで任意のディストリビューションを任意のハードウェアで动作させることができます。
しかしカスタマイズ性の高さが必ずしも长所とはならない场合もあります。スクリプトを使用して人手で设定を行う必要があるため、ある程度のスキルが必要となるためです。しかし驰辞肠迟辞はビルド?システムの中で最も柔软性が高く、応用范囲が広いため、时间と労力をかけて使用方法を学习する価値はあります。
最适なビルド?システムを选ぶ方法
どのビルド?システムを使用するかは、尝颈苍耻虫の使用経験およびどの程度のカスタマイズが必要かを考虑して决定します。表1に、これら3つのビルド?システムの比较表を示します。
表1：尝颈苍耻虫ビルド?システムの比较表
础搁颁プロセッサ上で尝颈苍耻虫をすぐに使用したいというご要望にお応えし、シノプシスは础搁颁开発システムをサポートしたビルド済み尝颈苍耻虫イメージをご提供しています。これを使用すれば、ビルド?システムを使用せず开発を始めることができます。シノプシスのオープンソース?ソフトウェアはすべてから入手していただけます。同サイトの「Embedded Linux Projects」セクションにアクセスしてください。
まとめ
プロジェクトに必要な機能を制約の大きい組込みシステムに実装するには、軽量化した組込みLinuxディストリビューションをビルドする必要があります。こうした目的に利用できるビルド?システムはいくつかありますが、多数のパッケージを利用しながら柔軟なカスタマイズを行いたい場合は、Yocto Projectが最適です。もう少し手軽に利用できるビルと?システムとしては、Buildrootなどがあります。
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