Apertis OS for embedded devices

Denis Pynkin, Minsk, Belarus

LVEE 2019

APERTIS is a FOSS (Free and open source) GNU/Linux platform derivative from Debian/Ubuntu. Apertis has been started as OS for infotainment in automotive vehicles but nowadays it fits for a wide variety of electronic devices. In this talk I'll give an overview of Apertis itself and some key components, such as resilent OTA/offline OS updates based on `libostree` and Apertis update manager; Debos tool which allows creation of various Debian-based OS images in a quick and reproducible way; and an overview of used CI which is based on open-source components.

Введение

Цель проекта – предоставить базу и референсные примеры создания загрузочных образов дисков для встраиваемых устройств, с учетом специфики такого рода устройств.

Компоненты, которые используются в ОС Apertis либо в сборочной системе, открыты и доступны для использования как по отдельности, так и в составе других проектов, а большая часть изменений «уходят» в апстрим соответствующих проектов либо в ОС Debian.

По состоянию на середину 2019 года официально поддерживаются 3 целевые архитектуры:
• x86_64 (в том числе Qemu);
• arm64 (Renesas R-Car);
• armhf (i.mx 6, SabreLite).

Обеспечена поддержка различных вариантов ОС, различающихся как по функциональности, например с использованием минимального набора ПО либо предоставляющий графическое окружение на целевой системе, так и по внутренней организации – «классический» вариант с использованием пакетной базы и вариант, основывающийся на проекте libostree².

Одной из интересных и важных для производителей особенностей ОС Apertis является минимальный базовый набор ПО, который за редким исключением (например gcc), не включает в себя проекты, использующие лицензию GPLv3 и похожих, страхуя разработчиков конечных решений от неприятных лицензионных сюрпризов.
Подробнее с ключевыми особенностями ОС Apertis можно ознакомится на портале с дизайн-документацией³ и wiki⁴, разумеется учитывая, что документация в открытых проектах может несколько отличаться от реального положения дел.

Обновления ОС с libostree

libostree² – это системная библиотека, а также CLI утилита ostree, обеспечивающие возможность атомарных обновлений операционной системы как с использованием сети Интернет (OTA-обновления), так и с использованием дисковых носителей (offline-обновления).

Проект libostree позволяет работать с деревьями ОС в стиле git, обеспечивая возможность держать на одной корневой файловой системе несколько версий ОС, в том числе различные варианты ОС и/или разные ОС (при обеспечении совместимости с libostree). Поскольку изменение «текущей» ОС производится в стиле git (checkout), то появляется возможность быстрого и простого отката к предыдущему состоянию при неудачном обновлении.

Отдельным пунктом хотелось бы упомянуть интеграцию libostree с различными загрузчиками для обеспечения автоматического определения невозможности полноценной загрузки ОС и отката к предыдущей «рабочей» версии. Для автоматического управления атомарными обновлениями и откатами в ОС Apertis, был создан специальный сервис Apertis Update Manager ⁵.
Краткий обзор достоинств и недостатков⁶ libostree для встраиваемых устройств является частью доклада.

Создание загрузочных образов с помощью утилиты Debos

Утилита Debos⁷⁸ предназначена для создания кастомизированных версий операционных систем с использованием пакетной базы ОС Debian. Debos разработан в качестве инструмента для решения стандартных задач, возникающих при модификациях ОС.

Основная задача, которую решает Debos – максимальное упрощение для конечных пользователей описания создания образов систем, готовых к использованию на целевых устройствах, оставляя при этом достаточно возможностей для реализации любого нетривиального этапа процесса сборки.

Одной из ключевых особенностей утилиты Debos является интеграция с проектом libostree, позволяя создавать загрузочные образы дисков для ОС, использующих libostree.

Стандартная проблема, которая возникает при сборке загрузочного образа – это необходимость использования повышенных привилегий для некоторых шагов, таких как установка пакетов. Разными утилитами и дистрибутивами эта задача решается по-разному. Для Debos используется библиотека fakemachine⁹, написанная Sjoerd Simons. Эта библиотека использует виртуальную машину Qemu, позволяя работать с повышенными привилегиями в текущей системе. Кроме того, такой подход позволяет без дополнительных затрат организовать сборку образа под любую архитектуру, поддерживаемую в Qemu.

В задачу утилиты не входит создание повторяемого сборочного окружения. Подразумевается, что для каждого проекта такое окружение уникально и должно создаваться другими средствами, например, Docker.

CI

Для обеспечения автоматической сборки и тестирования пакетов и готовых дисковых образов используются следующие системы и утилиты:

Gitlab¹⁰ – хранение и ревью исходного кода;
Phabricator¹¹ – управление проектом и трекер ошибок;
Jenkins¹² – управление сборочными процессами;
Open Build Service¹³ – сборка и публикация пакетной базы;
Debos⁷ – утилита для создания загрузочных образов дисков;
LAVA¹⁴ – автоматическое тестирование собранных дисковых образов;
QA Apertis¹⁵¹⁶ – тесты и набор скриптов для анализа результатов тестования, а также генерации отчетов.