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openEuler Embedded是基于openEuler社区面向嵌入式场景的Linux版本。由于嵌入式系统应用受到多个因素的约束,如资源、功耗、多样性等, 使得面向服务器领域的Linux及相应的构建系统很难满足嵌入式场景的要求,因此业界广泛采用 Yocto 来定制化构建嵌入式Linux。openEuler Embedded当前也采用的Yocto构建,但实现了与openEuler其他版本代码同源,具体的构建方法请参考 SIG-Yocto 下相关代码仓中的内容。

本文档主要用于介绍如何获取预先构建好的镜像,如何运行镜像,以及如何基于镜像完成基本的嵌入式Linux应用开发。

获取镜像

当前发布的已构建好的镜像中,只支持arm和aarch64两种架构,且只支持qemu中ARM virt-4.0平台,您可以通过如下链接获得相应的镜像:

  • qemu_arm:32位arm架构, ARM Cortex A15处理器

  • qemu_aarch64:64位aarch64架构 ARM Cortex A57处理器

只要相应环境支持QEMU仿真器(版本5.0以上),您可以将提供的openEuler Embedded镜像部署在物理裸机、云环境、容器或虚拟机上。

镜像内容

所下载的镜像,由以下几部分组成:

  • 内核镜像 zImage : 基于openEuler社区Linux 5.10代码构建得到。相应的内核配置可通过如下链接获取:

  • 根文件系统镜像

    • openeuler-image-qemu-xxx.cpio.gz:标准根文件系统镜像, 进行了必要安全加固,增加了audit、cracklib、OpenSSH、Linux PAM、shadow、iSula容器等所支持的软件包。

  • SDK(Software Development Kit)工具

    • openeuler-glibc-x86_64-xxxxx.sh:openEuler Embedded SDK自解压安装包,SDK包含了进行开发(用户态程序、内核模块等)所必需的工具、库和头文件等。

运行镜像

通过运行镜像,一方面您可以体验openEuler Embedded的功能,一方面也可以完成基本的嵌入式Linux开发。

注解

  • 建议使用QEMU 5.0以上版本运行镜像,由于一些额外功能(网络、共享文件系统)需要依赖QEMU的virtio-net, virtio-fs等特性,如未在QEMU中使能,则运行时可能会产生错误,此时可能需要从源码重新编译QEMU。

  • 运行镜像时,建议把内核镜像和根文件系统镜像放在同一目录下。

QEMU的下载与安装可以参考 QEMU官方网站 , 或者下载 源码 单独编译安装。安装好后可以运行如下命令 确认:

qemu-system-aarch64 --version

极简运行场景

该场景下,QEMU未使能网络和共享文件系统,适合快速的功能体验。

  1. 启动QEMU

针对arm(ARM Cortex A15),运行如下命令:

qemu-system-arm -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a15 -nographic -kernel zImage -initrd <openeuler-image-qemu-xxx.cpio.gz>

针对aarch64(ARM Cortex A57),运行如下命令:

qemu-system-aarch64 -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a57 -nographic -kernel zImage -initrd <openeuler-image-qemu-xxx.cpio.gz>

注解

由于标准根文件系统镜像进行了安全加固,因此第一次启动时,需要为登录用户名root设置密码,且密码强度有相应要求, 需要数字、字母、特殊字符组合最少8位,例如openEuler@2021

  1. 检查运行是否成功

QEMU运行成功并登录后,将会呈现openEuler Embedded的Shell。

使能共享文件系统场景

通过共享文件系统,可以使得运行QEMU仿真器的宿主机和openEuler Embedded共享文件,这样在宿主机上交叉编译的程序,拷贝到共享目录中,即可在openEuler Embedded上运行。

假设将宿主机的/tmp目录作为共享目录,并事先在其中创建了名为 hello_openeuler.txt 的文件,使能共享文件系统功能的操作指导如下:

  1. 启动QEMU

针对arm(ARM Cortex A15),运行如下命令:

qemu-system-arm -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a15 -nographic -kernel zImage -initrd <openeuler-image-qemu-xxx.cpio.gz>  -device virtio-9p-device,fsdev=fs1,mount_tag=host -fsdev local,security_model=passthrough,id=fs1,path=/tmp

针对aarch64(ARM Cortex A57),运行如下命令:

qemu-system-aarch64 -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a57 -nographic -kernel zImage -initrd <openeuler-image-qemu-xxx.cpio.gz> -device virtio-9p-device,fsdev=fs1,mount_tag=host -fsdev local,security_model=passthrough,id=fs1,path=/tmp
  1. 映射文件系统

在openEuler Embedded启动并登录之后,需要运行如下命令,映射(mount)共享文件系统

cd /tmp
mkdir host
mount -t 9p -o trans=virtio,version=9p2000.L host /tmp/host

即把共享文件系统映射到openEuler Embedded的/tmp/host目录下。

  1. 检查共享是否成功

在openEuler Embedded中,运行如下命令:

cd /tmp/host
ls

如能发现hello_openeuler.txt,则共享成功。

使能网络场景

通过QEMU的virtio-net和宿主机上的虚拟网卡,可以实现宿主机和openEuler Embedded之间的网络通信。除了通过virtio-fs实现文件共享外,还可以通过网络的方式,例如 scp 命令,实现宿主机和 openEuler Embedded传输文件。

  1. 启动QEMU

针对arm(ARM Cortex A15),运行如下命令:

qemu-system-arm -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a15 -nographic -kernel zImage -initrd <openeuler-image-qemu-xxx.cpio.gz> -device virtio-net-device,netdev=tap0 -netdev tap,id=tap0,script=/etc/qemu-ifup

针对aarch64(ARM Cortex A57),运行如下命令:

qemu-system-aarch64 -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a57 -nographic -kernel zImage -initrd <openeuler-image-qemu-xxx.cpio.gz> -device virtio-net-device,netdev=tap0 -netdev tap,id=tap0,script=/etc/qemu-ifup
  1. 宿主上建立虚拟网卡

在宿主机上需要建立名为tap0的虚拟网卡,可以借助脚本实现,创建 qemu-ifup 脚本,放在 /etc/ 目录下,具体内容如下:

#!/bin/bash
ifconfig $1 192.168.10.1 up

其执行需要root权限:

chmod a+x qemu-ifup

通过 qemu-ifup 脚本,宿主机上将创建名为tap0的虚拟网卡,地址为192.168.10.1。

  1. 配置openEuler Embedded网卡

openEuler Embedded登陆后,执行如下命令:

ifconfig eth0 192.168.10.2
  1. 确认网络连通

在openEuler Embedded中,执行如下命令:

ping 192.168.10.1

如能ping通,则宿主机和openEuler Embedded之间的网络是连通的。

注解

如需openEuler Embedded借助宿主机访问互联网,则需要在宿主机上建立网桥,此处不详述,如有需要,请自行查阅相关资料。

基于SDK的应用开发

当前发布的镜像除了体验openEuler Embedded的基本功能外,还可以进行基本的应用开发,也即在openEuler Embedded上运行用户自己的程序。

安装SDK

  1. 执行SDK自解压安装脚本

运行如下命令:

sh openeuler-glibc-x86_64-openeuler-image-aarch64-qemu-aarch64-toolchain-22.03.sh

根据提示输入工具链的安装路径,默认路径是 /opt/openeuler/<openeuler version>/; 若不设置,则按默认路径安装;也可以配置相对路径或绝对路径。

一个例子如下:

sh ./openeuler-glibc-x86_64-openeuler-image-armv7a-qemu-arm-toolchain-22.03.sh``
openEuler embedded(openEuler Embedded Reference Distro) SDK installer version 22.03
================================================================
Enter target directory for SDK (default: /opt/openeuler/22.03): sdk
You are about to install the SDK to "/usr1/openeuler/sdk". Proceed [Y/n]? y
Extracting SDK...............................................done
Setting it up...SDK has been successfully set up and is ready to be used.
Each time you wish to use the SDK in a new shell session, you need to source the environment setup script e.g.
$ . /usr1/openeuler/sdk/environment-setup-armv7a-openeuler-linux-gnueabi
  1. 设置SDK环境变量

前一步执行结束最后已打印source命令,运行即可。

. /usr1/openeuler/myfiles/sdk/environment-setup-armv7a-openeuler-linux-gnueabi
  1. 查看是否安装成功

运行如下命令,查看是否安装成功、环境设置成功。

arm-openeuler-linux-gnueabi-gcc -v

使用SDK编译hello world样例

  1. 准备代码

以构建一个hello world程序为例,运行在openEuler Embedded根文件系统镜像中。

创建一个 1hello.c 文件,源码如下:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("hello world\n");
}

编写CMakelist.txt,和hello.c文件放在同一个目录。

project(hello C)

add_executable(hello hello.c)
  1. 编译生成二进制

进入 hello.c 文件所在目录,使用工具链编译, 命令如下:

cmake ..
make

把编译好的hello程序拷贝到openEuler Embedded系统的 /tmp/ 某个目录下(例如 /tmp/myfiles/ )。如何拷贝可以参考前文所述共享文件系统场景。

  1. 运行用户态程序

在openEuler Embedded系统中运行hello程序。

cd /tmp/myfiles/
./hello

如运行成功,则会输出”hello world”。

使用SDK编译内核模块样例

  1. 准备环境

在设置好SDK环境的基础之上,编译内核模块还需准备相应环境,但只需要准备一次即可。运行如下命令会创建相应的内核模块编译环境:

cd <SDK_PATH>/sysroots/<target>-openeuler-linux/usr/src/kernel
make  module_prepare
  1. 准备代码

以编译一个最简单的内核模块为例,运行在openEuler Embedded内核中。

创建一个 hello.c 文件,源码如下:

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>

static int hello_init(void)
{
    printk("Hello, openEuler Embedded!\r\n");
    return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
    printk("Byebye!");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE(GPL);

编写Makefile,和hello.c文件放在同一个目录:

KERNELDIR := ${KERNEL_SRC_DIR}
CURRENT_PATH := $(shell pwd)

target := hello
obj-m := $(target).o

build := kernel_modules

kernel_modules:
               $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
clean:
               $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

KERNEL_SRC_DIR 为SDK中内核源码树的目录,该变量在安装SDK后会被自动设置。

  1. 编译生成内核模块

进入hello.c文件所在目录,使用工具链编译,命令如下:

make

将编译好的hello.ko拷贝到openEuler Embedded系统的目录下。

如何拷贝可以参考前文所述共享文件系统场景。

  1. 插入内核模块

在openEuler Embedded系统中插入内核模块:

insmod hello.ko

如运行成功,则会在内核日志中出现”Hello, openEuler Embedded!”。