假設您正在采用集成平板開發新一代大型智能微波爐。這個創意不錯吧!現在,您需要構建自定義操作系統,在保證不會燒焦食物(更不要燒毀房屋哦)的前提下,輔助管理各項事務。除此之外,您還需要創建一個專門的項目,幫助您實施高效的 Linux 構建,而且,時間必須要快。好消息是:我們有很多不錯的項目,都可以幫助您實現目標。但真正的問題是,您應該選擇哪一個?
可供選擇的方案很多,不過在本文中,我們只重點介紹其中兩種最受歡迎的方案:Yocto 和 Buildroot。各個團隊出于不同的原因,都希望構建嵌入式系統。對于他們來說,Yocto 和 Buildroot 已經成為他們的首選工具。這兩種工具各有不同的優點(和一些缺點),值得我們仔細探討。因此,讓我們深入分析,判斷哪一種更適合您。
注意事項
值得注意的是,Yocto 和 Buildroot 本身并不是 Linux 發行版,它們只是幫助開發人員構建基于 Linux 的嵌入式系統(選擇 Yocto,您可以構建 Linux 發行版;選擇 Buildroot,您可以開發用于構建發行版的根文件系統)。
這是二者之間重要的區別之一,也體現了兩個項目之間的差異,以及它們深受喜愛的原因。言歸正傳,讓我們回到原定的主題上來。
首先,介紹一下我們要討論的對象
讓我們深入解析這兩種方案及其效果。
Yocto
Yocto 是一種傘式項目,側重于通過開放式嵌入內核,打造嵌入式系統 Linux 發行版,而不受硬件架構的限制。其中要切記的關鍵是:Yocto 本身并非發行版,而是幫助您構建發行版的框架。Yocto 已然成為必可不少的首選工具。有了它,開發人員和嵌入式系統制造商可以根據其自身硬件和軟件限制以及實際應用程序,度身打造最適合自己的 Linux 版本。
更重要的是,Yocto 內置各種現有工具,擁有大量的開源支持,以靈活多變的特點而聞名。豐富的工具、維護、模板和社區產品,可以幫助您完成各種無與倫比的特殊構建任務。Yocto 有三大關鍵組件:
- BitBake —— 實質上就是 Yocto 的構建系統引擎。它負責創建配方,構建特定系統所需的任務列表,以及解析元數據和執行配方。
- OpenEmbedded-Core —— 元數據,它保存了創建系統所需的基本配方、相關文件和類。構建時設定為通用,以便適用于各種基于 OpenEmbedded 的系統。
- Poky —— 包含一個基于 Linux 的全平臺構建工具和各種其他技術,幫助各大團隊以可靠的方式快速地開發新系統。Poky 基于各種架構生成文件系統鏡像。其中的典型示例就是 QEMU 全系統仿真,一種極其出色的嵌入式軟件測試平臺。
Yocto 還支持將其他關鍵組件(例如 QT、Chromium、LLVM 等)內置到您的嵌入式發行版中,這也是它極受歡迎的原因之一。
Buildroot
Buildroot 是一組生成文件和腳本。在它的幫助下,您可以更輕松地在源代碼上構建嵌入式 Linux 發行版。與 Yocto 不同,Buildroot 是一個完整的項目,包含多個層級和工具。它的構建目標就是簡單方便。Buildroot 的設計理念就是使用盡可能少的核心 Buildroot 工具,避免操作過于復雜,防止增加構建時間。這樣,Buildroot 就易于理解和使用。例如,如果條件允許,Buildroot 構建會反復利用現成的工具,如 kconfig,而不是針對每種自定義發行版創建新的工具。
Buildroot 屬于“通用”工具,它可以跨系統廣泛使用。這種理念的另一個有趣點就是:Buildroot 會生成根文件系統鏡像,而非完整的發行版。也就是說,每當需要更新時,您都需要重新生成整個鏡像。嵌入式系統默認不同于桌面或服務器發行版。正是在這樣的理念下,項目團隊專門設計成如此機制。故障或部分更新都有可能造成災難性的影響,而從頭開始重建鏡像,就可以完全避免這種問題。
那么,哪一種方案更好呢?
老實說,這很復雜。究竟哪個更好?在很大程度上還要取決于您的需求以及您計劃創建的內容。讓我們來深入分析一下,看看究竟應該選擇哪一種:
為什么應該選擇 Yocto
盡管 Yocto 操作更復雜,但它也有很明顯的優勢。或許其中最大的優勢就是 Yocto 擁有廣泛的用戶群體和支持,開發社區非常活躍,為其創建了各種新的工具、層級和特性。此外,它由 Linux 基金會出資扶持,因而也更得人心。
Yocto 的另一大好處則是它可以實現層級,用于各種任務,從功能添加,到項目版本中不可用平臺的定位等,都可以實現。此外,還可以添加特殊功能,例如自定義瀏覽器,以便實現 Yocto 本身進一步的功能定制化。
Yocto 獲得了多家半導體和電路板生產商的支持,在同類項目中,可以兼容的設備最多。也就是說,除了充滿活力的 Yocto 生態系統之外,自定義 Yocto 構建還可以添加大量的 SDK、工具和功能。
正是有了這些要素,Yocto 實現了高度可定制,同時還擁有強勁的支持,可供計劃構建嵌入式系統的開發人員使用。
Yocto 的缺點
即便如此,Yocto 也有一些缺點。一方面,入門時的學習曲線稍微有點陡峭。對于時間有限的小型單個項目或小型團隊來說,使用這個工具可能根本沒有意義。另一方面,眾所周知,Yocto 的構建時間很長。這就降低了迭代頻率,如用在時間緊迫的項目中,效果可能會不太理想。
為什么應該選擇 Buildroot
Buildroot 的構建很簡單,從運行方式到輸出,都非常簡便快捷。它的核心構建系統采用 Make 語言編寫而成,語言十分簡短,開發人員不需要學習,就能輕松理解。正如上文所述,Buildroot 使用標準的 Makefiles 和 kconfig 進行配置。Makefiles 和 kconfig 是 Linux 內核社區制作的兩個工具,它們獲得了廣泛應用和支持。
Buildroot 要求的“企業”參與度較低,因此它也是開源社區的“寵兒”。這樣就會實現更高的可定制性以及更多的能力,從而盡可能開發具有針對性的系統,滿足開發團隊的需求。
最后,Buildroot 還有一項極其有用的功能,它禁用了可選的構建時間設置,選擇以即開即用的方式,創建盡可能小的鏡像。這樣大幅縮短了構建時間,減少了所需的必要計算資源(不過無法實現更靈活的構建)。對于小型團隊或資源有限的團隊而言,這可能是一種理想的解決方案。
Buildroot 的缺點
首先必須要討論的就是它最明顯的缺點,缺乏公司支持。盡管對于許多開發人員來說,這可能是一個好處,但其實它也有一些明顯的不足。即,社區較小,且生態系統不太活躍。也就是說,它沒有那么多的支持。由于許多開發人員更愿意專注研究應用更廣泛的工具,因此,如果您遇到問題,您可能必須自己處理或學習如何解決。
Buildroot 的另一個主要缺點是它不支持增量構建。每當您需要進行更新,即使是很小的更新,您都必須從頭開始重新制作鏡像。這樣必定會使開發周期延長,增加不必要的時間。
此外,Buildroot 最大的亮點就是其注重簡約,但這也意味著,相比 Yocto,Buildroot 定制和特殊系統搭建會困難得多。
還是沒有答案
是的,確實沒有答案。事實是,我們沒有絕對正確或錯誤的答案,只有具體實例中哪種更好或更快的情況。如果您要開發一個擁有較多資源的大型項目,且時間也比較充裕,那么選擇 Yocto 會更好。它的定制化程度更高,獲得的支持也更廣泛,同時還更加兼容各種嵌入式設備板和半導體。
如果您只是要開發一個小型項目,希望找到一種快速簡便的解決方案來構建嵌入式系統,那么 Buildroot 就很棒。
真正的答案是,在開始之前,您應該了解項目的范圍、可用的資源(時間、計算、硬件、團隊規模、支持),然后再決定選擇哪種工具,才能獲得更大的成功。
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