Pro Linux Embedded Systems

Pro Linux Embedded Systems (December 2009) (ATTiCA)......Page 1
Contents at a Glance......Page 6
Contents......Page 7
About the Author......Page 18
About the Technical Reviewer......Page 19
Acknowledgments......Page 20
Introduction......Page 21
About Embedded Linux......Page 23
Technical Reasons to Use Embedded Linux......Page 24
Standards Based......Page 25
Process Isolation and Control......Page 26
Security......Page 28
Commercial Reasons to Use Embedded Linux......Page 29
Target Hardware......Page 31
Development Environment......Page 32
Anatomy of an Embedded Linux System......Page 33
Boot Loader......Page 34
Root File System......Page 35
Cross-Compiler......Page 36
The GNU Compiler Collection......Page 37
uClibc......Page 38
Packaging Systems......Page 39
Make......Page 40
Mailing Lists and Newsgroups......Page 41
Vendor-Sponsored Resources......Page 42
Trade Group and Community Interest Sites......Page 43
Next Up......Page 45
Configuring the Software Environment......Page 47
Linux......Page 48
Debian (Ubuntu) Systems......Page 49
RPM......Page 50
Cygwin......Page 51
Virtual Linux Machines on Windows......Page 61
Host Services......Page 65
TFTP......Page 66
DHCP......Page 67
NFS......Page 69
NFS with Cygwin......Page 70
PXE......Page 72
Network......Page 73
Dual-Homed Host......Page 74
Why Target Emulation?......Page 77
Compiling QEMU......Page 78
Using QEMU to Emulate a Target......Page 80
Using QEMU to Compile under Emulation......Page 82
Approaches to Virtualization......Page 83
Summary......Page 84
Starting Your Project......Page 85
Most Boards Include a Linux Distribution......Page 86
What to Do After Unpacking the Board......Page 87
Have Linux? Boot It!......Page 88
Locate Sources and Patches......Page 95
Locate the Configuration......Page 96
File System Format......Page 98
Devices and In-Memory File Systems......Page 101
Suitability for Your Project......Page 102
Cross-Compiler......Page 103
Moving Forward......Page 104
Getting Linux for Your Board......Page 105
Questions You Should Ask Your Board Vendor......Page 106
Open Source Embedded Distributions......Page 109
Should You Use One?......Page 110
LTIB (http://www.bitshrine.org)......Page 111
Buildroot (http://buildroot.uclibc.org/)......Page 115
OpenEmbedded (http://wiki.openembedded.net/)......Page 120
Do You Need a Commercial Vendor?......Page 124
What You Should Expect......Page 125
MontaVista......Page 126
Free Electrons......Page 127
What’s Next......Page 128
Creating a Linux Distribution from Scratch......Page 129
Cross-Compiler Basics......Page 130
A Note about Building Software......Page 131
Get Comfortable with the Command Line......Page 132
Overview of Building a GCC Cross-Compiler......Page 133
Gathering Sources......Page 134
Getting Sources via Source Control......Page 135
Getting via Source Archives......Page 137
The Build Environment......Page 139
Binutils......Page 141
Kernel Headers......Page 142
Bootstrap (Stage 1) GCC......Page 143
Creating Glibc Headers......Page 145
Building Glibc......Page 147
Building the Next GCC......Page 148
Building GMP and MPFR......Page 149
Building the Final GCC......Page 151
Building Toolchains with Crosstool-NG......Page 152
Creating the Root File System......Page 153
Building and Installing BusyBox......Page 154
Libraries......Page 155
Finishing Touches......Page 156
Building the Kernel......Page 157
Improperly Configured Board......Page 160
The Root File System init Program Doesn’t Run......Page 161
Distributing the Distribution......Page 162
Wrapping Up......Page 163
The Boot Loader......Page 165
Kernel-Land vs. Userland......Page 168
RedBoot......Page 169
YAMON......Page 171
Das U-Boot......Page 172
LILO......Page 173
About Flash Memory......Page 174
Kernel Startup......Page 175
The Kernel Entry Point......Page 176
Sysfs and Device Management......Page 177
Finding a Root File System......Page 178
Userland Startup......Page 183
Mysteries of the /etc/init.d Directory......Page 186
Your Init......Page 187
What’s Next......Page 189
Know Your Application......Page 191
Hardware Constraints......Page 192
Software Constraints......Page 193
C......Page 194
Java Runtime Environment......Page 195
Embedded GCJ......Page 196
Embedding Python......Page 197
Debugging......Page 198
Embedding TCL......Page 199
Shell Scripting......Page 200
PHP......Page 201
Profiling......Page 202
Leak Detection......Page 206
dmalloc......Page 207
Mpatrol......Page 208
Static Analysis......Page 209
Your Editor + Make + Shell......Page 210
Using Make......Page 211
Installing Eclipse and Plug-ins......Page 213
Using Eclipse......Page 216
What’s Next......Page 218
Desktop vs. Target......Page 219
Coding for Portability......Page 220
FIFO......Page 221
Hello World......Page 222
Making Make Work......Page 223
Running the Code on the Target......Page 227
More Complex Projects......Page 228
Getting Ready for Debugging......Page 233
What’s Next......Page 235
Types of Debugging......Page 237
Remote Debugging Overview......Page 238
Building GDB......Page 239
GDB Front Ends......Page 240
Compiling for Debugging......Page 241
GDB Command Line Survival Guide......Page 243
Remote Debugging with DDD......Page 244
Remote Debugging with GNU Emacs......Page 246
Remote Debugging with Eclipse......Page 247
Debugging Java......Page 251
Instrumentation......Page 255
Java Instrumentation......Page 257
What’s Next......Page 258
Kernel Project Layout......Page 259
Downloading the Kernel......Page 261
Downloading a Compressed Tar File......Page 262
Building the Kernel......Page 263
How Kernel Configuration Works......Page 266
Default Configurations......Page 267
Building the Kernel......Page 269
Building Modules......Page 272
Cleaning Up......Page 273
Contributing to the Linux Kernel......Page 274
Applying Patches......Page 276
What’s Next......Page 277
Real Time......Page 279
Deadline......Page 280
Periodic Task......Page 281
Real-Time Scheduler......Page 282
Real-Time Implementation in Linux......Page 283
Getting the Patch......Page 284
Lock Memory......Page 286
Asking for Priority Inheritance Mutexes......Page 287
Using Thread Pools......Page 288
LatencyTOP......Page 289
DMA Bus Mastering......Page 292
Summary......Page 293
Using Open Source Packages......Page 295
How an Open Source Project Is Structured......Page 296
Permissive vs. Restrictive Licenses......Page 297
Common Licensing Types......Page 298
Downloading......Page 299
Using Source Control Systems to Fetch Code......Page 300
Using CVS......Page 301
Using Subversion......Page 302
Using Mercurial......Page 303
Using configure......Page 304
Creating the Script......Page 305
Gaming the Cache......Page 307
Setting Other Configure Options......Page 308
Configuration Process for Non-Automake Projects......Page 309
Building and Installing......Page 310
JamVM......Page 311
Micro_httpd......Page 312
fgetty......Page 313
How a BusyBox-Based System Is Structured......Page 315
Building a BusyBox-Based System......Page 316
Configure......Page 317
Build......Page 319
Install......Page 320
Default Init Scripts......Page 321
Create Additional Folders......Page 323
What Makes BusyBox Small?......Page 324
Create the Applet Code......Page 325
Register Applet with BusyBox......Page 326
Build and Verify......Page 327
What’s Next......Page 329
The Big Picture......Page 331
U-Boot......Page 332
Selecting a Root File System......Page 335
Block-Based File Systems......Page 336
Ext2......Page 338
MINIX......Page 339
JFFS2......Page 340
Initramfs......Page 341
Create the Staging Area......Page 342
Gather Libraries and Required Files......Page 343
Required Files......Page 344
Create Initialization Scripts......Page 345
Using Init and Inittab......Page 346
Using a Program......Page 347
Set Ownership and Permissions......Page 349
Built-In Security......Page 350
SELinux......Page 351
Using SEEdit......Page 353
PAM......Page 354
What’s Next......Page 356
Three or Fewer Megabytes......Page 357
More than a Gigabyte......Page 358
Start from Zero......Page 359
Mounting Small File Systems......Page 360
Shared Libraries......Page 361
Compiling to Save Space......Page 362
Static Linking......Page 363
Reducing the Size of the Kernel......Page 365
Removing Unneeded Features and Drivers......Page 366
Recommendations for Embedded Systems......Page 367
Measuring......Page 369
Minimizing Boot Time......Page 371
No Console Output on Boot......Page 372
Deferred Initialization......Page 373
Grabserial......Page 374
Initcall_debug......Page 377
Use a Read-Only File System......Page 378
Replacing Initialization Scripts......Page 379
Inittab Abuse......Page 381
Link with GNU Hash Style......Page 382
What’s Next......Page 383
Deployment for Embedded Devices......Page 385
Requirements......Page 386
Mechanical Design......Page 387
Electrical Engineering......Page 388
Software Design......Page 389
Software Engineering......Page 390
Manufacturing......Page 391
Deployment Strategies and Tactics......Page 393
In General......Page 394
UBOOT: Configuring Initial Parameters......Page 395
Expect......Page 396
Using Expect......Page 397
Boot Loaders Are Just Programs......Page 399
Deployment Root File Systems......Page 400
Small Root File Systems......Page 401
What’s Next......Page 403
Root File System Updates......Page 405
Forklift Upgrade......Page 406
Designing for Forklift Upgrades......Page 407
Forklift-Upgrade Example......Page 408
Parallel System Example......Page 410
Do It Yourself......Page 411
Using Package Managers......Page 412
RPM......Page 413
Dpkg......Page 417
Ipkg......Page 420
Kernel Updates......Page 423
Forklift Upgrade......Page 424
Using Modprobe......Page 425
Roll Your Own......Page 426
Forklift......Page 427
Failsafe Kernel......Page 428
In Summary......Page 429
Index......Page 431