Yocto项目介绍及入门--嵌入师工程师必备利器

Yocto项⽬介绍及⼊门--嵌⼊师⼯程师必备利器
⽬录
写在前⾯
博主⽬前从事BMC⼯作，由于公司要开发openbmc项⽬，所以要学习Yocto项⽬。

截⾄⽬前，我已经学习了⼀段时间了，⼤致可以熟练使⽤Yocto项⽬进⾏嵌⼊式系统的开发，由于⽹上这⽅⾯的相关知识不太多，所以想尽绵薄之⼒为这⽅⾯的知识做⼀些补充。

⽂中可能有所疏漏，欢迎留⾔指正，另外有兴趣的同学也欢迎交流。

1. Yocto项⽬是什么
本质是⼀个构建⼯具，其帮助开发者能够快速地、简单地设计⼀个基于Linux的系统。

该项⽬由Linux基⾦会赞助，于2010年启动。

同时，在谈到Yocto项⽬的时候，就不得不提到OpenEmbedded项⽬，该项⽬源于夏普的⼀个开源项⽬OpenZaurus(服务于SL-5000D)，后来结合了其他⼏个类似的嵌⼊式项⽬（Familiar Linux， OpenSIMpad），其⽬的是为嵌⼊式系统构建Linux发⾏版。

OpenEmbedded项⽬维护了⼀个构建⼯具BitBake和⼀个元数据层（详细描述了构建⼀个Linux发⾏版所需要的包及构建过程）。

Poky Linux是OpenEmbedded项⽬的⼀个扩展应⽤，同时也是Yocto项⽬的前⾝。

在2011年的时候，OpenEmbedded项⽬宣布于Yocto项⽬进⾏合作，共同维护BitBake以及⼀个核⼼数据层。

你可能想问它俩究竟区别在哪，其实它两最终⽬标都是构建Linux发⾏版，但侧重点不同，OpenEmbedded聚焦在尖端技术、菜谱和⼀⼤套针对不同硬件平台的板⽀持包，⽽Yocto 项⽬聚焦在构建系统本⾝和针对交叉开发的⼯具化上。

如果还不明⽩，那你直接就可以理解为⼀个偏硬件，⼀个偏软件，相辅相成。

另外，我希望你可以通过下⾯这幅图加深对我之前说的话的理解，图⽚来⾃Yocto官⽹：
在上⾯图中，poky是Yocto项⽬为开发者提供的⼀个开发样例，⽤户可以直接使⽤poky来⽣成⼀个Linux发⾏版镜像，或者也可以通过扩展它来⾃定义镜像。

与此同时，poky中包含了⼀个核⼼元数据，其详细描述了构建⼀个Linux发⾏版所需要的包及构建过程，⽽它正是OpenEmbedded项⽬的⼀部分。

2. Yocto项⽬有什么⽤
要说Yocto项⽬有什么⽤处，实际上前⼀节已经说了个⼤概。

如果现在你需要基于Linux系统设计⼀个定制版的发⾏版，那么借助于Yocto项⽬你可以通过修改⼀些菜谱和配置⽂件（这些概念不懂没事，之后会提到，你在这只需知道这些⽂件控制了构建Linux发⾏版系统的过程）⾮常简单的构建出⼀个可⽤的发⾏版镜像。

⼜或者你现在有个⼩型嵌⼊式⼯控设备，需要为其提供⼀个特别⼩的可运⾏Linux系统，那么你也可以利⽤Yocto项⽬完成你的⽬的。

总之，借⽤Yocto官⽹的描述，Yocto项⽬就是⼀个⼯具，⽤于构建基于Linux的系统：
The project provides a flexible set of tools and a space where embedded developers worldwide can share technologies, software stacks,
configurations, and best practices that can be used to create tailored Linux images for embedded and IOT devices, or anywhere a customized Linux OS is needed.
3. 如何快速上⼿Yocto项⽬
如果你之前曾今接触过Yocto项⽬，那你肯定会抱怨过关于这⽅⾯⽹络信息资源的匮乏。

如果你真的对这个内容感兴趣，你可以通过两种学习路径来理解和熟悉使⽤Yocto项⽬。

第⼀个学习路径是我极为推荐的，那就是使⽤官⽹的。

这个⼿册每次Yocto项⽬更新后，它也会随之更新，因此内容是⽐较新的，不容易出现问题。

但是问题就是内容是英⽂的，可能学起来稍微⽐较费时。

另外⼀个⽐较推荐的是通过Rudolf J. Streif写的⼀本书《Embedded Linux Systems with the Yocto Project》，现在这本书已经被国内的⼀位⼤佬胥峰翻译过来了，书名叫《嵌⼊式Linux系统开发：基于Yocto Project》。

有点遗憾的是，该书是2018年出版的，所以⽂中有些内容已经有点过时了，所以需要读者多注意⼀下。

另外，如果有同学想要该书的电⼦版，可以留下邮箱。

最后，还要注意的是，不论哪种⽅法，⽂中都有⼤量的测试实验，这些内容还请务必尝试，最好可以举⼀反三，我可以保证在学习完成之后你会有巨⼤的收获。

4. 带你通过Yocto项⽬编译⼀个⾃定义镜像⽂件
在做这个实验之前，你必须先确认⼀下你的系统是否达到这些要求：
类型需求
构建主机CPU X86架构
如果确定达到了这些要求，那么我们现在开始构建⼀个带打印Hello World应⽤的桌⾯Linux系统发⾏版镜像。

⾸先你需要预安装⼀些Yocto⼯程会使⽤到的软件包(以Ubuntu为例)：
$ sudo apt install gawk wget git-core diffstat unzip texinfo gcc-multilib
$ sudo apt install build-essential chrpath socat cpio python3 python3-pip python3-pexpect
$ sudo apt install xz-utils debianutils iputils-ping python3-git python3-jinja2 libegl1-mesa libsdl1.2-dev
$ sudo apt install pylint3 xterm
其次，我们还需要克隆⼀个Yocto项⽬到本地：
$ git clone git:///poky
到此为⽌，你已经得到了⼀个完整的Yocto项⽬demo，直接构建该⼯程，你可以得到⼀个Linux系统发⾏版：
⾸先你需要初始化构建环境，以此来得到⼀些重要的环境变量，进⼊poky ⽬录，运⾏命令：source oe-init-build-env build ，此时系统会创建⼀个构建⽬录build （该⽬录存放整个构建输出内容，或者可以将其称作构建环境），并跳转到该⽬录下。

使⽤vim 打开build/conf/local.conf ⽂件（该⽂件提供⼀些全局配置），增加两⾏内容：
BB_NUMBER_THREADS = "4"
PARALLEL_MAKE = "-j 4"
这两⾏内容分别是构建器使⽤的线程数，和编译器（Make）使⽤的线程数，建议设置为⼩与系统实际能提供的最⼤线程数，否则默认使⽤最⼤线程数。

这样做的⽬的是避免线程数太多导致内存空间不⾜，以⾄于构建失败，或者你也可以打开交换内存来增加内存空间避免这⼀问题，⽅法见。

现在，你可以开始构建⼀个镜像了，运⾏命令bitbake core-image-sato ，这时你便开始构建⼀个带⽤户操作界⾯的Linux 系统镜像。

当然了，⼤多数情况下，你⼀定会遇到⼀些构建错误，这时，你可以参考下，或者留⾔，之后我会尽可能做出回复。

如果你成功构建完成，那么恭喜你，你已经成功了⼀⼤半了。

现在开始，你可以验证你构建的镜像是否能够使⽤，运⾏命令runqemu tmp/deploy/images/qemux86-64/bzImage-
qemux86-64.bin tmp/deploy/images/qemux86-64/core-image-sato-qemux86-64.ext4 。

此时，系统将会使⽤默认参数启动你刚刚构建的位于build/tmp/deploy/images/qemux86-64/⽬
录下的操作系统镜像，例如你可以看到下⾯的界⾯：
通过上⾯的步骤，你已经得到了⼀个利⽤poky制作的样例镜像，接下来，我们要为这个镜像嵌⼊⼀个我们要⽤的软件包。

⾸先，先建⽴⼀个⾃⼰的层（⼀般在顶级⽬录下，以meta开头的⽬录都叫层，每个层都是独⽴的，因此为了避免污染其他层，我们建⽴⾃⼰的层），进⼊poky顶层⽬录，执⾏命令mkdir meta-mylayer 。

对于每个层，都需要有⾃⼰层的配置⽂件，⽤于告诉构建器层中菜谱⽂件的位置及其他内容，因此我们提供这样⼀个⽂件，进⼊meta-mylayer⽬录中，新建⼀个⽂件夹conf，并在该⽬录下新建⼀个layer.conf⽂件，其内容如下：
BBPATH .= ":${LAYERDIR}"
BBFILES += "${LAYERDIR}/recipes-*/*/*.bb \
${LAYERDIR}/recipes-*/*/*.bbappend \
"
BBFILE_COLLECTIONS += "mylayer"
BBFILE_PATTERN_mylayer := "^${LAYERDIR}/"
BBFILE_PRIORITY_mylayer = "5"内存容量
⼤于或者等于4GB ，不低于1GB ⽹络
最好设置连接到外⽹的代理，没有也没关系，只不过构建时间会很长系统任意Linux 发⾏版
另外，为了能够让编译系统能够把我们的层包含进去，还需要修改build/conf/bblayers.conf⽂件，该⽂件中BBLAYERS变量会声明参与编译的所有层，如下图所⽰，我们把新建的层添加到变量中：
除此之外，我们需要提供helloworld的源码包，在meta-mylayer⽬录中新建⽂件夹recipes-apps/hello，并进⼊该⽬录，新建⽂件夹hello-1.0，在这个⽂件夹新建三个⽂件，内容如下：
之后，我们将这三个⽂件打包为hello-1.0.tar.gz，并存放到hello-1.0⽬录下。

随后，我们需要设计软件包菜谱，这个菜谱告诉了构建器从哪⾥找包，并如何编译安装到镜像中，在recipes-apps/hello⽬录下新建hello_1.0.bb菜谱⽂件，其内容如下：SUMMARY = "Simple Hello World Application"
DESCRIPTION = "A test application to demonstrate how to create a recipe \
by directly compiling C files with BitBake."
# a category this package belong to
SECTION = "examples"
# this package is optional, lacking of it doesn't cause error
PRIORITY = "optional"
LICENSE = "MIT"
LIC_FILES_CHKSUM = "\
file://${COMMON_LICENSE_DIR}/MIT;md5=0835ade698e0bcf8506ecda2f7b4f302"
SRC_URI = "file://hello-1.0.tar.gz"
# S = "${WORKDIR}"
# fix WARN_QA error
TARGET_CC_ARCH += "${LDFLAGS}"
do_compile() {
${CC} -c helloprint.c
${CC} -c hello.c
${CC} -o hello hello.o helloprint.o
}
do_install() {
install -d ${D}${bindir}
install -m 0755 hello ${D}${bindir}
}
最后，我们将这个包添加到镜像中，在⽂件meta/recipes-sato/images/core-image-sato.bb或者build/conf/local.conf中添加⼀⾏内容IMAGE_INSTALL += " hello "。

重新构建镜像bitbake core-image-sato，测试时，你可以发现多出了⼀个新的命令hello。

我希望能通过这个简单的实例让⼤家对Yocto有个初步的认识，如果想继续深⼊了解Yocto项⽬，可以参照第三节内容学习，另外，你也可以关注我，后续我会不定期的更新这⽅⾯的相关知识。