深入的了解Torizon應(yīng)用

Toradex胡珊逢

Torizon是Toradex面向行業(yè)應(yīng)用推出的一款基于Linux的全新的開(kāi)源操作系統(tǒng)。其旨在簡(jiǎn)化嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難度，同時(shí)引入現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)、維護(hù)理念，提供更加可靠且易于使用的互聯(lián)、在線功能。Torizon為嵌入式設(shè)備實(shí)現(xiàn)了一套嶄新的開(kāi)發(fā)和使用方法。本文接下來(lái)將介紹Torizon的特色功能，以及相比于傳統(tǒng)的Linux系統(tǒng)在使用上的差異。

Torizon由TorizonCore OS和Torizon Platform兩大部分組成。TorizonCore OS是安裝在Toradex計(jì)算機(jī)模塊上的操作系統(tǒng)。Torizon Platform是Toradex維護(hù)的在線平臺(tái)，其能夠于TorizonCore OS建立網(wǎng)絡(luò)連接，為運(yùn)行 TorizonCore OS的計(jì)算機(jī)模塊提供諸多在線功能，例如OTA更新、集群設(shè)備管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。

TorizonCore OS底層采用了Linux，支持常用的Linux命令工具。該系統(tǒng)一個(gè)顯著特點(diǎn)是支持容器docker。如下圖所示，TorizonCore包含了Linux內(nèi)核、容器運(yùn)行環(huán)境、以及OTA等其他服務(wù)。用戶的應(yīng)用運(yùn)行在容器之中，而非直接訪問(wèn)Linux文件系統(tǒng)。多個(gè)容器可以獨(dú)立運(yùn)行。

容器是一種標(biāo)準(zhǔn)化的軟件單元。一個(gè)容器集合了用戶應(yīng)用本身，以及該應(yīng)用運(yùn)行所依賴的軟件如第三方庫(kù)文件，配置文件和數(shù)據(jù)文件等。容器中的軟件獨(dú)立于操作系統(tǒng)，可以視為操作系統(tǒng)的虛擬化。因此容器可以非常容易地遷移到其他硬件平臺(tái)上。

對(duì)Docker容器的支持，使得用戶可以利用DockerHub上豐富的現(xiàn)成容器，例如Qt、Debian、Ubuntu、.Net、Python等。從而不再需要進(jìn)行復(fù)雜的交叉編譯。同時(shí)容器技術(shù)具有非常高效的版本管理功能，用戶應(yīng)用的升級(jí)和回滾都可以從中受益。例如在傳統(tǒng)Linux BSP上從Qt 5.12升級(jí)到Qt5.15，用戶需要重新編譯Qt源碼或者使用YoctoProject重構(gòu)整個(gè)BSP。而在TorizonCore OS上下載一個(gè)Qt5.15的容器即可。也無(wú)需擔(dān)心操作系統(tǒng)其他軟件的版本是否兼容。

由于采用了容器的方式運(yùn)行用戶軟件，TorizonCore OS本身一個(gè)非常精簡(jiǎn)的最小功能系統(tǒng)。用戶不在其上面直接安裝軟件或者部署編譯好的應(yīng)用。除了系統(tǒng)配置目錄如/etc，TorizonCore OS的大部分文件系統(tǒng)都不允許用戶直接修改，如/usr、/lib 等目錄下的文件。

用戶需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)容器，在容器安裝所需的軟件以及編譯好的應(yīng)用程序。然后啟動(dòng)容器，由容器中的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)功能。TorizonCore OS的文件系統(tǒng)由OSTree管理。這是一種類似git工作模式的文件管理系統(tǒng)，由其實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)系統(tǒng)文件的添加、刪除、恢復(fù)等功能。同時(shí)OSTree也是實(shí)現(xiàn)OTA更新的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的嵌入式設(shè)備在第一批設(shè)備出廠后，通常軟件和硬件都不再會(huì)發(fā)生變化。而對(duì)于現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，借助CI（持續(xù)集成）、CD（持續(xù)開(kāi)發(fā)）等模式，即使在設(shè)備交付后，仍能夠提供軟件更新，修復(fù)未知的問(wèn)題或者增加新功能，從而提升用戶使用體驗(yàn)。位于云端的Torizon Platform則為T(mén)orizonCore OS提供OTA更新、集群設(shè)備管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，更多實(shí)用的功能也會(huì)即將上線。

OTA更新允許嵌入式設(shè)備遠(yuǎn)程更新其軟件，無(wú)需直接接觸設(shè)備就通過(guò)更新軟件修復(fù)問(wèn)題、部署新業(yè)務(wù)或者打補(bǔ)丁。具有OTA功能的設(shè)備通常對(duì)該功能具有較高的要求。更新出錯(cuò)、網(wǎng)絡(luò)中斷或者更新期間意外斷電都可能導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常工作。所以O(shè)TA需要能夠在更新出錯(cuò)時(shí)能夠自動(dòng)回滾到最后一個(gè)可正常運(yùn)行的軟件狀態(tài)。Torizon OTA采用高可靠的Aktualizr客戶端，默認(rèn)已經(jīng)集成在TorizonCore OS。憑借OSTree實(shí)現(xiàn)了軟件版本回滾功能。相對(duì)于A/B分區(qū)整體更新方式，Torizon OTA采用的是差分更新，即只更新發(fā)生更改的文件。有效得提高了更新速度，并減少數(shù)據(jù)下載量。這對(duì)使用4G/5G上網(wǎng)的設(shè)備顯得尤為重要。

用戶可以將自己的BSP上傳到Torizon Platform對(duì)特定的設(shè)備進(jìn)行更新，也可以使用Toradex發(fā)布的BSP令設(shè)備保持最新的軟件狀態(tài)。同時(shí)也單獨(dú)可以對(duì)設(shè)備上的容器進(jìn)行更新，而非整個(gè)BSP。

Torizon Platform的集群設(shè)備管理能夠更加高效地對(duì)大量設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。實(shí)現(xiàn)批量設(shè)備的重啟、安裝特定的更新等。

遠(yuǎn)程監(jiān)控能夠遠(yuǎn)程查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，例如CPU負(fù)荷、內(nèi)存占用、網(wǎng)絡(luò)使用、正在運(yùn)行進(jìn)程和重要的異常日志等。這些信息可以被發(fā)送到Torizon Platform，給用戶提供可視化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控基于Fluent Bit實(shí)現(xiàn)。這是一個(gè)開(kāi)源的日志處理和轉(zhuǎn)發(fā)器。用戶可以使用豐富的插件來(lái)采集更多的數(shù)據(jù)，包括溫度、內(nèi)核日志等。除了監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)外，這些數(shù)據(jù)也有助于修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)遇到的問(wèn)題。

遠(yuǎn)程訪問(wèn)是即將上線的另一個(gè)功能。這可以令您接管設(shè)備，簡(jiǎn)化客戶支持或者問(wèn)題排查。

對(duì)于開(kāi)發(fā)人員，Toradex提供相應(yīng)的插件支持使用Visual Studio/Visual Studio Code開(kāi)發(fā)Torizon。用戶可以自由選擇Windows、Linux或者M(jìn)ac作為開(kāi)發(fā)主機(jī)。Torizon擴(kuò)展插件提供對(duì)Visual Studio Code完善的支持。擴(kuò)展插件可以便捷地管理容器和在設(shè)備上在線調(diào)試，使您可以通過(guò)很少的幾次點(diǎn)擊就完成從Visual Studio Code完成應(yīng)用部署。甚至直接將開(kāi)發(fā)好的容器上傳到Torizon Platform進(jìn)行遠(yuǎn)程部署。

Visual Studio/Visual Studio Code中我們也提供包括C/C++、Python、.NET Core甚至是Qt開(kāi)發(fā)的工程模板。令用戶在嵌入式設(shè)備上方便地使用主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。

審核編輯：黃飛