Embarquer Linux et des systèmes libres, méthodes et apports
1. Embarquer Linux et des systèmes
libres, méthodes et apports
Benoît Donnette
Expert OSSA
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2. Sommaire
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L'embarqué...
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Linux embarqué
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Impact de l'approche « Open Source »
– Coopération dans un marché concurrentiel
– Distribution, reversement
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Méthodes et approches
– Fondamentaux, choix des éléments
– Approche traditionnelle
– Projets « prêt à embarquer »
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2 Perspectives
3. L'embarqué...
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Traduction approximative de « embedded »
– Vraie traduction : « enfoui »
– A l'origine : petits systèmes
– Couvre tous les ordinateurs dont la fonction
première n'est ni serveur ni poste de travail
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4. L'embarqué...
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Un produit souvent industriel
– Coût d'un prototype peu accessible
– Produit pour une fabrication de masse
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Caractéristiques
– Processeurs variés
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ARM, MIPS, i386,PowerPC
– Matériel spécifique
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Flash, pas toujours de disque dur
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5. Linux embarqué
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Pourquoi le libre embarqué ?
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Histoire de Linux embarqué
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Linux embarqué aujourd'hui
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6. Pourquoi le libre embarqué
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Liberté d'exécution, de redistribution
– Coût de licence maitrisé
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Liberté d'adaptation
– Utilisation optimale des ressources
7. Pourquoi le libre embarqué
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Support d'une grande diversité de matériels
– Bonne adaptation au problème
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Choix variés pour tous les éléments
– Micro-boot, OS, support, compilateurs,...
8. Histoire de Linux embarqué
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Première version en 1991, stable en 1994 (1.0.0)
– Spécifique i386
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Seconde version (1.2.0) en 1995, premier
portage (Alpha)
– Architectures suivantes : PPC, m68k, MIPS, ARM
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Démarrage de la mailing-liste « Linux-ce » en 1996
9. Histoire de Linux embarqué
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Kernel 2.6.0 en 1994
– Intégration de µClinux
– Diminution de la latence du kernel
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But initial : serveurs SMP
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Profite à l'aspect temps réel (aidé par quelques
patchs)
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Scheduler O(1) sur le kernel (2.6.0), récrit lors
du Completely Fair Scheduler (2.6.23, 1997)
10. Linux embarqué aujourd'hui
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Aujourd'hui, Linux embarqué, c'est :
– Les *box ADSL
– Des lecteurs DVD
– Des équimements informatiques personnels
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proxies, serveurs personnels de disques,...
– Des consoles de jeu (GP2X, PlayStation 3)
– Un projet téléphone : OpenMoko
11. Impact de l'approche « Open Source »
Coopération dans un marché concurrentiel
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Utilisation de logiciels éprouvés
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Indépendance par rapport aux fournisseurs
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Garantie de pérennité
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Adaptatabilité des logiciels au produit
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Liberté d'adapter, d'améliorer
12. Impact de l'approche « Open Source »
Distribution, reversement
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Impacts de propriété
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Plusieurs licences, droits et devoirs différents
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Image
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Transparence
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Adhésion à une philosophie
13. Méthodes et approches
Éléments Fondamentaux d'un système embarqué
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Bootloader
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Outils
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Système
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Root file system / file systems
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Applications
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Maintenance
14. Méthodes et approches
Chois des éléments : Hardware
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ARM, MIPS, PowerPC, x86, m68k...
– avec MMU (linux) ou sans (µClinux)
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RAM : compromis souplesse-coût
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Stockage
– Flash ? Disque dur ? NFS ? Autre ?
15. Méthodes et approches
Choix des éléments
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Bootloader
– µboot
– Micromonitor
– D'autres
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Outils
– Gcc, gdb, binutils
– Compilateurs dédiés
16. Méthodes et approches
Choix des éléments
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Système
– Linux : latence élevée, mais fixe depuis le
scheduler O(1) (2.6.x) puis CFS (2007)
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Latence ~ 1ms (worst-case)
17. Méthodes et approches
Choix des éléments
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Système (suite)
– Versions temps-réel (RTLinux, RTAI,...)
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latence minimale (~100µs)
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communication entre TR et Linux parfois difficile
– Approche par virtualisation
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paravirtualiseur TR, système TR et système Linux
18. Méthodes et approches
Choix des éléments
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Root file system, file systems
– Diversité des FS : grande variété de choix
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RAM : Cramfs (ro), tmpfs
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Flash : jffs2, tout fs sur NFTL
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unionfs
– Selon volatilité et rémanence
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Utilisation raisonnée des ressources : RAM, Flash,
autres ressources éventuelles
– Option « noatime » fortement conseillée
19. Méthodes et approches
Choix des éléments
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Applications : à vous de jouer...
– Serveurs personnels faible consommation
– Serveur video
– Domotique, télésurveillance
– Consolidation de systèmes enfouis
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Maintenance
20. Méthodes et approches
Approches traditionnelles
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Réalisation individuelle des éléments
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Bottom-up
– On part d'une feuille blanche, on construit tout
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Totale maitrise
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Long et fastidieux (LFS)
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Top-down
– Nécessite une distribution proche du résultat
voulu
21. Méthodes et approches
Approches traditionnelles
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Organisation probable : 1 équipe par élément
– Chaque élément peut être isolé et parfois figé
indépendamment des autres (microboot,
compilateur)
– Nécessite la gestion de plusieurs flux vers la
communauté
22. Méthodes et approches
Approches traditionnelles
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Premières automatisations : les outils
– Crosstool : script de génération de chaine de
compilation croisée
– Automatise la compilation de binutils, gcc et la
libc pour la cible embarquée
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Combinaisons kernel/libc/binutils/gcc/options...
23. Méthodes et approches
Approches traditionnelles
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Apparition de distributions source embarqué
– Embedded-gentoo : basée sur µClinux
– Défaut : nécessite un système de base capable
de compilation native
24. Méthodes et approches
Projets « prêt à embarquer »
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Projets embarqués générés
– Approche mixte, apparue depuis fin 2006
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Exemples : OpenEmbedded, OpenMoko
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Prend en charge tout le processus jusqu'à
constitution de l'image à transférer
– Génère les outils, le microboot, le système et le
root file system
25. Perspectives
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Potentiel Linux embarqué énorme
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Des atouts importants (portabilité, empreinte)
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Un support riche (pilote des périphériques variés)
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Des références significatives
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Un existant important
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Des projets phares
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Une consolidation industrielle
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Une démocratisation du matériel
26. Perspectives
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Approche Gentoo
– Compilation personnalisée
– Gestion de paquetages et dépendances
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Compilation croisée et émulation logicielle
– Tests instantanés
– Génération du système embarqué incrémentale
