Pervasive Linux: Basistechnologien, Softwareentwicklung, Werkzeuge

212 Pages·2012·2.068 MB·German

by  Christoph Czernohous (auth.)

X.systems.pressisteinepraxisorientierte
ReihezurEntwicklungundAdministration von
Betriebssystemen,NetzwerkenundDatenbanken.
Christoph Czernohous
Pervasive Linux
Basistechnologien, Softwareentwicklung,
Werkzeuge
123
ChristophCzernohous
Silcherplatz5
71106Magstadt
Deutschland
[email protected]
ISSN1611-8618
ISBN978-3-540-20940-9 e-ISBN978-3-540-68426-8
DOI10.1007/978-3-540-68426-8
SpringerHeidelbergDordrechtLondonNewYork
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(cid:2)c Springer-VerlagBerlinHeidelberg2012
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FürBettina

Vorwort
PervasiveheißtaufDeutschsovielwiedurchdringend,allgegenwärtig,sichüberall
ausbreitend.UndgenaudasgeschiehtzurZeitmitderRechenleistungvonCompu-
ternallerArt.EsgibtkaumnochtechnischeAlltagsgegenstände,dienichtirgend-
eineFormvonMikroprozessorbeinhalten,diedieseGerätesteuernundzusätzliche
Funktionalitätbereitstellen,vonderWaschmaschineüberdasAutozumMobiltele-
fon. Wir werden jeden Tag fast überall von Rechenleistung umgeben, sie ist all-
gegenwärtig und durchdringt unser Leben, auch wenn wir es manchmal gar nicht
merken.
ZurgleichenZeitgibteseinenweiterenTrendmitstarkemWachstumspotenzial:
OpenSource.DieVerbreitungvonSoftware,derenQuellenfürjedermanneinsehbar
sind,hatindenletztenJahrenstarkzugenommen,allemvorandasoffeneBetriebs-
system Linux. Ausgehend von einem Betriebssystem für Personal Computer, hat
sich Linux in der Zwischenzeit ein festes Standbein im Server-Umfeld geschaffen
undwirdauchineingebettetenSystemen,derGrundlagefürPervasiveComputing,
immerbeliebter.
Der Kombination dieser beiden Wachstumsperspektiven, Pervasive Computing
und Linux, gilt das vorliegende Buch. Es richtet sich an Produkt- und Software-
entwickler, die Linux in eingebetteten Systemen einsetzen möchten, setzt dabei
aber Grundkenntnisse über die Benutzung und Administration von Linux, sowie
Programmierkenntnissevoraus.AuchdieVor-undNachteilevonOpenSourceim
allgemeinen und Linux im besonderen werden nicht erörtert. Dieses Buch nähert
sich dem Thema Pervasive Linux von der Anwendungs- bzw. Softwareentwick-
lungsseite.Esgehthauptsächlichdarum,denEinstiegindieEntwicklungfürPerva-
sive Linux zu erleichtern. Angesichts der Vielfalt an verfügbarer Hard- und Soft-
ware in diesem Bereich sei für das vertiefende Studium einzelner Themen auf
diejeweilsspezialisierteLiteraturverwiesen.NichtGegenstanddesBuchesistdie
PortierungvonLinuxselbstaufzusätzlicheHardware-Plattformen.Ausdenselben
GründenwerdenauchnichtsämtlicheParameterdiverserKommandozeilenbefehle
undKonfigurationsdateienaufgelistet.
Oftistdie grösste Hürde, überhaupt den Einstieg in Pervasive Linux zu finden.
DerAufbaueinerfunktionsfähigenEntwicklungsumgebungkannsehrfrustrierend
sein.OftmalssindInformationenaufdenrelevantenWebseitennichtsofortauffind-
bar.DiesesBuchsolldenEinstiegindieEntwicklungvonLinux-Anwendungenfür
VII
VIII Vorwort
das Pervasive Computing erleichtern, indem es jeweils mit Beispielen die Grund-
lagen für die benötigten Schritte erläutert. Dabei werden auch Werkzeuge vorge-
stellt, die nicht spezifisch für Pervasive Linux sind, aber bei der Benutzung und
Entwicklunghäufigverwendetwerden.
Eswirderklärt,welcheBesonderheitenbeimEinsatzvonLinuxineingebetteten
Systemenzubeachtensind,welcheCode-undInformationsquellenesgibt,welche
AufgabeneineingebettetesLinuxsystemzuerfüllenhatundauswelchenBestand-
teilenesbesteht.DieSoftwareentwicklungwirdmitHilfegängigerWerkzeugebei-
spielhaftdargestellt.
Die Beispiele orientieren sich an Linux-Systemen, die auf tragbaren digi-
talen persönlichen Organisationshilfen (engl.: Personal Digital Assistants – PDA,
bzw. Handhelds), mobilen Internetgeräten (engl.: Mobile Internet Device – MID),
Tablett-ComputernundMobiltelefonenbzw.sogenanntenSmartphoneseinsetzbar
sind, da diese Art Hardware-Grundlage als Massenware relativ unkompliziert und
günstigfürjedermannerhältlichistundesfürdieseSystemeofteinebreiteLinux-
Unterstützunggibt.DieKonzeptelassensichaberauchaufandereeingebetteteSys-
temeübertragen.
Das Motto des Buches lässt ich also wie folgt formulieren: Linux macht Spass.
PervasiveLinuxmachtdenSpassallgegenwärtig.
Danksagung
MeinDankgiltmeinerFrauBettinaundmeinemRedakteurHermannEngesservom
SpringerVerlagfürdieschierendloseGeduldundUnterstützungbeidiesemBuch-
projekt.
AusserdemmöchteichmichbeiSilkeundClemensvanDinther,JanBurchhardt
und Jens Kretzschmar fürs Korrekturlesen des Manuskripts und die konstruktiven
Anregungenbedanken.
Magstadt,Deutschland ChristophCzernohous
Juni2011
Inhaltsverzeichnis
TeilI Systembestandteile
1 PervasiveComputing............................................ 3
1.1 Ressourcenbeschränkung .................................... 3
1.1.1 Speicherverwaltung.................................. 3
1.1.2 GrafischeBenutzerschnittstellen ....................... 4
1.2 Grafik..................................................... 5
1.2.1 Vektorgrafik ........................................ 5
1.2.2 Bitmap-Grafik ...................................... 5
1.3 Mobilität .................................................. 6
1.3.1 Kontextverarbeitung ................................. 6
1.3.2 Datensicherheit ..................................... 7
2 Hardware...................................................... 9
2.1 Prozessor.................................................. 9
2.2 Speicher................................................... 10
2.2.1 Arbeitsspeicher ..................................... 10
2.2.2 PermanenterSpeicher................................ 10
2.3 EingabeundAusgabe ....................................... 13
2.4 Energieversorgung .......................................... 13
3 Software ....................................................... 15
3.1 BootLoader ............................................... 15
3.1.1 DasU-Boot–UniversalBootLoader................... 16
3.1.2 ARMBootLoader .................................. 16
3.1.3 LinuxLoader(LILO) ................................ 17
3.1.4 GrandUnifiedBootLoader(GRUB) ................... 17
3.1.5 blob............................................... 17
3.1.6 Micromonitor(uMon)................................ 18
3.1.7 RedBoot ........................................... 18
3.1.8 colilo.............................................. 18
3.1.9 Qi ................................................ 19
IX
X Inhaltsverzeichnis
3.2 LinuxKernel............................................... 19
3.2.1 KernelModule...................................... 19
3.2.2 Framebuffer ........................................ 20
3.2.3 uClinux–virtuelleSpeicherverwaltung ................. 20
3.3 Gerätetreiber............................................... 20
3.3.1 CharacterDevice.................................... 21
3.3.2 BlockDevice ....................................... 21
3.3.3 MemoryTechnologyDevice(MTD).................... 21
3.4 Dateisystemtypen........................................... 22
3.4.1 JournalingFlashFileSystem(JFFS).................... 23
3.4.2 JournalingFlashFileSystem,Version2(JFFS2) ......... 23
3.4.3 UnsortedBlockImagesFileSystem(UBIFS) ............ 23
3.4.4 LogFS............................................. 23
3.4.5 YetAnotherFlashFileSystem(YAFFS) ................ 24
3.4.6 Squashfs........................................... 24
3.4.7 (cramfs) ........................................... 24
3.4.8 SecondExtendedFileSystem(EXT2),EXT3
undEXT4......................................... 24
3.4.9 NetworkFileSystem(NFS)........................... 25
3.4.10 CommonInternetFileSystem(CIFS) .................. 25
3.5 Daten ..................................................... 25
3.5.1 Zeichenkodierungen ................................. 26
3.5.2 Datenformate....................................... 26
3.6 Benutzerschnittstellen ....................................... 30
3.6.1 AnmeldungundBenutzerverwaltungmitTinyLogin ...... 31
3.6.2 BusyBox........................................... 31
3.6.3 XMLUserInterfaceLanguage(XUL) .................. 32
3.6.4 XWindowSystem................................... 32
3.6.5 GIMPToolkit(GTK+) ............................... 33
3.6.6 Enlightenment ...................................... 33
3.6.7 QtforEmbeddedLinux .............................. 34
3.6.8 Nano-X............................................ 34
3.6.9 MiniGUI........................................... 34
3.6.10 freesmartphone.org(FSO) ............................ 35
3.6.11 GPEPalmtopEnvironment(GPE) ..................... 35
3.6.12 OpenPalmtopIntegratedEnvironment(OPIE) ........... 40
3.6.13 GNOMEMobile .................................... 44
3.6.14 Clutter............................................. 44
3.7 DistributionenundPlattformen................................ 44
3.7.1 OpenWrt........................................... 45
3.7.2 Ångström .......................................... 45
3.7.3 PuppyLinux........................................ 45
3.7.4 Android ........................................... 46
3.7.5 MeeGo ............................................ 46
3.7.6 QtExtended........................................ 46
3.7.7 Linaro............................................. 47