OS (Operating System) のもっともコアとなる部分をカーネルと呼びます。 カーネル (= OS) は、アプリケーションプログラムに対して、CPU、メモリ、ディスクなどのリソースの分配や管理、ハードウエアへの抽象化されたアクセスの提供等を行います。
原則として、すべてのデバイスはカーネルが提供するファイルとして抽象化されたドライバ (デバイスファイル) 経由で、アプリケーションプログラムからアクセスされます。
基本的にハードウエアベンダがそのデバイスドライバを提供するWindowsとは異なり、Linuxでは、一般に配布されているカーネルのソースコード内に基本的なすべてのデバイスドライバが含まれています。 デバイスドライバは、カーネル内に静的に組み込まれるドライバと、モジュールとして個別にコンパイルされ、必要になった時点で読み込むモジュール型のデバイスドライバがあります。
たいていのドライバは、Static としても Module としてもコンパイル可能で、カーネルの設定時に選択できます。
この2種類のドライバはそれぞれメリット・デメリットがあります。
最近のほとんどのLinuxディストリビューション (Debian, Ubuntu, Fedora, CentOSなど)
ではほぼすべてのドライバをはじめからモジュール形式でコンパイルしたものをカーネルと一緒に配布しています。
しかし、かつてPCの速度が遅く、メモリが少なかった時代には、自分の環境にあったカーネルを自分でコンパイルすることはLinuxユーザが行う環境設定の第一歩でした。 Armadilloのような組み込みデバイスにおいては、現在においてメモリもディスクスペースも貴重ですので、自分の用途に合ったカーネルを設定・コンパイルする必要があります。
ユーザランドとは、OSが動作するのに必要な部分のうち、カーネル以外の部分を言います。
ユーザランド = OS - kernel
ユーザランドには、
等があります。 Armadilloでは、ユーザランドを圧縮したイメージの状態でFlashメモリに格納し、起動時にRAMに展開してルートファイルシステムとしてマウントし利用します。 ユーザランドにファイルを追加したい、あるいは削除した場合、ユーザランドのイメージを作り直し、Armadilloにダウンロードする必要があります。 ユーザランドは通常10MB程度あり、シリアルポート経由でArmadilloにダウンロードするため、入れ替えには10分程度かかります。 頻繁に入れ替えるのは大変ですので、ユーザランドの入れ替えを考えている場合は、よく計画して行ったほうがよいでしょう。
Armadilloのような組み込みデバイスでは、ディスクスペースは大変貴重です。 一方で、Linuxシステムは起動するだけでも多くのコマンドが必要となります。 そこで、ディスクおよびメモリスペースを節約するために考え出されたのがBusyBoxです。 BusyBoxは、lsやcp, mvなど/binにインストールされているようなコマンド群の代わりを一つの実行ファイルで行います。
Armadilloでは、ユーザランドのコマンドの多くがBusyBoxにより実現されています。
上で説明したカーネルのドライバのうち、静的に組み込まれるドライバはカーネル内部に存在しますが、モジュールドライバはファイルとしてユーザランドに存在します。 Armadilloでは通常以下のディレクトリ
/lib/modules/2.6.26-at16/kernel/drivers # ^^^^^^^^^^^^この部分はカーネルのバージョン
に格納されています。モジュールがインストールされていれば、
$ find /lib/modules/2.6.26-at16/kernel/drivers ./ ./net ./net/wireless ./net/wireless/rt5370sta.ko ./scsi ./scsi/scsi_wait_scan.ko
このように、<device名>.ko というファイルがいくつか見つかるはずです。
カーネルモジュール内部にはカーネルのバージョンが保持されていて、異なるバージョンのカーネルにはモジュールをロードできないようになっています。
カーネルとカーネルモジュールは必ずセットで作成します。 したがって、カーネルモジュールを含むユーザランドとカーネルは原則としてセットで作成する必要があります。
Armadilloのような組み込みLinux環境では、利用できるメモリやディスクに制限があるため、必要最低限のカーネルやユーザランド(種々のコマンド群やアプリケーションを含めてこう呼ぶ) しかインストールしません。
ArmadilloではカーネルもユーザランドもFlashメモリ上に格納され、起動時にRAMにに展開され利用します。起動後にユーザランドに変更を加えても、Flashメモリ上のユーザランドのイメージには変更は反映されないため、ユーザランドに新たなコマンドを加えたり設定を変更したい場合は、PC上でクロス開発し、ユーザランドをイメージ化しArmadilloのFlashメモリにダウンロードする必要があります。
これを行うための環境が Armark Distです。 Atmark Dist は uClinux という MMU (Memory Management Unit) がない組み込み紺ぴぃーた向けのLinuxのためのソースコードベースのディストリビューション uCLinux distが元になっています。 もちろんArmadilloはMMUを搭載したARM9ベースのCPUボードですので、uCLinuxを使う必要はありませんが、uCLinux distの組み込み向けユーザランドを作成する機能を利用し、Armadillo用のカーネルとユーザランドを作成するよう拡張したものを Atmark Distとしてリリースしています。
Armark Distの一般的な使い方は、上述のアットマークテクノの解説をご覧ください。
この解説では、
を利用するために、カーネルおよびユーザランドの再設定および利用方法について説明します。
基本的な手順は atmark-dist 開発者ガイド第3章 に従います。
まずはじめに、Atmark DistとLinuxカーネルをダウンロードします。
アットマークテクノのダウンロードサイトには、全体とデバイスごとのフォルダにAtmark Distとカーネルソースが置かれています。 カーネルソースはデバイス毎に若干異なるようですので、基本的にはデバイス個別のフォルダにおかれているAtmark Distとカーネルソースをセットで利用するとよいでしょう。
以下、作業ディレクトリをホームディレクトリ直下の work というディレクトリにします。(ディレクトリ名は任意ですが、以下便宜上workとします。)
$ cd $ mkdir -p work/atmarkdist $ cd work/atmarkdist $ wget http://download.atmark-techno.com/armadillo-440/source/dist/atmark-dist-20120727.tar.gz $ wget http://download.atmark-techno.com/armadillo-440/source/kernel/linux-2.6.26-at16.tar.gz $ tar xvzf atmark-dist-20120727.tar.gz $ tar xvzf linux-2.6.26-at16.tar.gz
Atmark Distはビルドの過程で、カーネルソースを参照します。Atmark Distがカーネルソースを認識するためには、Atmark Distディレクトリの直下にカーネルのディレクトリが存在する必要があります。 そのため、カーネルソースディレクトリへのシンボリックリンクを張ります。
$ mv atmark-dist-20120727 atmark-dist # 便宜上ディレクトリ名を変える $ cd atmark-dist $ ln -s ../linux-2.6.26-at16 linux-2.6.x # ln -s ../linux-2.6.26-at16 linux-2.6.26でもよい
ディレクトリ構成はこのようになっているはずです。
~/work + atmarkdist + armark-dist + bin + config + : + linux-2.6.x -> ../linux-2.6.26-at16 へのシンボリックリンクをあらかじめ張る + : + vendors + linux-2.6.26-at16
Atmark Distのメニューを起動します。
$ cd ~/work/atmarkdist $ make menuconfig
Vendor/Product では ArmarkTechno、ProductではArmadillo-440を選択する。
に設定。Exitを2回選択し、設定を保存するかきかれるのでOKを選択すると、次はカーネルの設定画面が起動する。
以降、対象とするドライバ毎に説明する。
モーションエディタ/シミュレータ
動力学シミュレータ
統合開発プラットフォーム
産総研が提供するRTC集
東京オープンソースロボティクス協会
ネットワーク分散環境でデータ収集用ソフトウェアを容易に構築するためのソフトウェア・フレームワーク
カーネルとユーザランドの入れ替え
Linux のカーネル
OS (Operating System) のもっともコアとなる部分をカーネルと呼びます。 カーネル (= OS) は、アプリケーションプログラムに対して、CPU、メモリ、ディスクなどのリソースの分配や管理、ハードウエアへの抽象化されたアクセスの提供等を行います。
原則として、すべてのデバイスはカーネルが提供するファイルとして抽象化されたドライバ (デバイスファイル) 経由で、アプリケーションプログラムからアクセスされます。
基本的にハードウエアベンダがそのデバイスドライバを提供するWindowsとは異なり、Linuxでは、一般に配布されているカーネルのソースコード内に基本的なすべてのデバイスドライバが含まれています。 デバイスドライバは、カーネル内に静的に組み込まれるドライバと、モジュールとして個別にコンパイルされ、必要になった時点で読み込むモジュール型のデバイスドライバがあります。
たいていのドライバは、Static としても Module としてもコンパイル可能で、カーネルの設定時に選択できます。
この2種類のドライバはそれぞれメリット・デメリットがあります。
静的に組み込むドライバ
モジュール化されたドライバ
Linuxカーネルのコンパイル
最近のほとんどのLinuxディストリビューション (Debian, Ubuntu, Fedora, CentOSなど)
しかし、かつてPCの速度が遅く、メモリが少なかった時代には、自分の環境にあったカーネルを自分でコンパイルすることはLinuxユーザが行う環境設定の第一歩でした。 Armadilloのような組み込みデバイスにおいては、現在においてメモリもディスクスペースも貴重ですので、自分の用途に合ったカーネルを設定・コンパイルする必要があります。
ユーザランド
ユーザランドとは、OSが動作するのに必要な部分のうち、カーネル以外の部分を言います。
ユーザランドには、
等があります。 Armadilloでは、ユーザランドを圧縮したイメージの状態でFlashメモリに格納し、起動時にRAMに展開してルートファイルシステムとしてマウントし利用します。 ユーザランドにファイルを追加したい、あるいは削除した場合、ユーザランドのイメージを作り直し、Armadilloにダウンロードする必要があります。 ユーザランドは通常10MB程度あり、シリアルポート経由でArmadilloにダウンロードするため、入れ替えには10分程度かかります。 頻繁に入れ替えるのは大変ですので、ユーザランドの入れ替えを考えている場合は、よく計画して行ったほうがよいでしょう。
BusyBox
Armadilloのような組み込みデバイスでは、ディスクスペースは大変貴重です。 一方で、Linuxシステムは起動するだけでも多くのコマンドが必要となります。 そこで、ディスクおよびメモリスペースを節約するために考え出されたのがBusyBoxです。 BusyBoxは、lsやcp, mvなど/binにインストールされているようなコマンド群の代わりを一つの実行ファイルで行います。
Armadilloでは、ユーザランドのコマンドの多くがBusyBoxにより実現されています。
カーネルモジュール
上で説明したカーネルのドライバのうち、静的に組み込まれるドライバはカーネル内部に存在しますが、モジュールドライバはファイルとしてユーザランドに存在します。 Armadilloでは通常以下のディレクトリ
に格納されています。モジュールがインストールされていれば、
このように、<device名>.ko というファイルがいくつか見つかるはずです。
カーネルモジュール内部にはカーネルのバージョンが保持されていて、異なるバージョンのカーネルにはモジュールをロードできないようになっています。
カーネルとカーネルモジュールは必ずセットで作成します。 したがって、カーネルモジュールを含むユーザランドとカーネルは原則としてセットで作成する必要があります。
Atmark Dist
Armadilloのような組み込みLinux環境では、利用できるメモリやディスクに制限があるため、必要最低限のカーネルやユーザランド(種々のコマンド群やアプリケーションを含めてこう呼ぶ) しかインストールしません。
ArmadilloではカーネルもユーザランドもFlashメモリ上に格納され、起動時にRAMにに展開され利用します。起動後にユーザランドに変更を加えても、Flashメモリ上のユーザランドのイメージには変更は反映されないため、ユーザランドに新たなコマンドを加えたり設定を変更したい場合は、PC上でクロス開発し、ユーザランドをイメージ化しArmadilloのFlashメモリにダウンロードする必要があります。
これを行うための環境が Armark Distです。 Atmark Dist は uClinux という MMU (Memory Management Unit) がない組み込み紺ぴぃーた向けのLinuxのためのソースコードベースのディストリビューション uCLinux distが元になっています。 もちろんArmadilloはMMUを搭載したARM9ベースのCPUボードですので、uCLinuxを使う必要はありませんが、uCLinux distの組み込み向けユーザランドを作成する機能を利用し、Armadillo用のカーネルとユーザランドを作成するよう拡張したものを Atmark Distとしてリリースしています。
Armark Distの一般的な使い方は、上述のアットマークテクノの解説をご覧ください。
この解説では、
を利用するために、カーネルおよびユーザランドの再設定および利用方法について説明します。
Atmark Distとカーネルソースのダウンロード
基本的な手順は atmark-dist 開発者ガイド第3章 に従います。
まずはじめに、Atmark DistとLinuxカーネルをダウンロードします。
アットマークテクノのダウンロードサイトには、全体とデバイスごとのフォルダにAtmark Distとカーネルソースが置かれています。 カーネルソースはデバイス毎に若干異なるようですので、基本的にはデバイス個別のフォルダにおかれているAtmark Distとカーネルソースをセットで利用するとよいでしょう。
Atmark Distとカーネルソースの展開
以下、作業ディレクトリをホームディレクトリ直下の work というディレクトリにします。(ディレクトリ名は任意ですが、以下便宜上workとします。)
Atmark Distはビルドの過程で、カーネルソースを参照します。Atmark Distがカーネルソースを認識するためには、Atmark Distディレクトリの直下にカーネルのディレクトリが存在する必要があります。 そのため、カーネルソースディレクトリへのシンボリックリンクを張ります。
ディレクトリ構成はこのようになっているはずです。
~/work + atmarkdist + armark-dist + bin + config + : + linux-2.6.x -> ../linux-2.6.26-at16 へのシンボリックリンクをあらかじめ張る + : + vendors + linux-2.6.26-at16make menuconfig
Atmark Distのメニューを起動します。
Vendor/Product では ArmarkTechno、ProductではArmadillo-440を選択する。
に設定。Exitを2回選択し、設定を保存するかきかれるのでOKを選択すると、次はカーネルの設定画面が起動する。
以降、対象とするドライバ毎に説明する。