EMLinux 3.0 (202403) をQEMUでエミュレートしたRaspberry Pi 3で動かしてみた

はじめに

• サイバートラストが提供する組み込み/IoT機器向けのOSである「EMLinux」を、QEMUでエミュレートしたRaspberry Pi上で動かしてみました。
• 本記事では、以下に公開されている、EMLinuxの無償評価版を使用します。
  • EMLinux
    • EMLinux 無償評価版

参考

• EMLinux
• EMLinux 3.0 を Raspberry Pi 3 で動かしてみよう：入門編
• MIRACLE LINUX Users Meetup!!
  • Raspberry Pi で試す組み込みLinux⼊⾨
  • 動画

構成図

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| | +--------------------------+ | |
| | | +----------------------+ | | |
| | | | EMLinux 3.0 (202403) | | | |
| | | +----------------------+ | | |
| | | Rapsberry Pi 3           | | |
| | +--------------------------+ | |
| | QEMU                         | |
| +------------------------------+ |
| Ubuntu Server 22.04.4 LTS        |
+----------------------------------+

各ソフトウェアのバージョン

Ubuntu Server

$ cat /etc/lsb-release 
DISTRIB_ID=Ubuntu
DISTRIB_RELEASE=22.04
DISTRIB_CODENAME=jammy
DISTRIB_DESCRIPTION="Ubuntu 22.04.4 LTS"

Docker

$ docker version 
Client:
 Version:           24.0.5
 API version:       1.43
 Go version:        go1.20.3
 Git commit:        24.0.5-0ubuntu1~22.04.1
 Built:             Mon Aug 21 19:50:14 2023
 OS/Arch:           linux/amd64
 Context:           default

Server:
 Engine:
  Version:          24.0.5
  API version:      1.43 (minimum version 1.12)
  Go version:       go1.20.3
  Git commit:       24.0.5-0ubuntu1~22.04.1
  Built:            Mon Aug 21 19:50:14 2023
  OS/Arch:          linux/amd64
  Experimental:     false
 containerd:
  Version:          1.7.2
  GitCommit:        
 runc:
  Version:          1.1.7-0ubuntu1~22.04.2
  GitCommit:        
 docker-init:
  Version:          0.19.0
  GitCommit: 

Docker Compose

$ docker compose version 
Docker Compose version 2.20.2+ds1-0ubuntu1~22.04.1

QEMU

$ qemu-system-aarch64 --version 
QEMU emulator version 6.2.0 (Debian 1:6.2+dfsg-2ubuntu6.17)
Copyright (c) 2003-2021 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

前提条件

評価環境

項目	要件
OS	Dockerが動作するLinux
CPU	Intel 64対応プロセッサまたはAMD64対応プロセッサ (8スレッド以上を推奨)
RAM	8GiB以上 (16GiB以上を推奨)
Disk	30GiB以上の空き容量
その他	インターネットに接続可能であること

• Proxyサーバがある場合、.bashrcなどに以下を設定し、再ログインしてください。

  $ cat .bashrc
  (snip)
  PROXY=http://<proxyサーバのIPアドレス>:<ポート番号>
  export http_proxy=${PROXY}
  export https_proxy=${PROXY}
  export ftp_proxy=${PROXY}
  export no_proxy='127.0.0.1'  
  

その他

• 以降の作業は、Ubuntu Serverインストール時に作成したemlinuxユーザを使用しました。
• emlinuxユーザのホームディレクトリは/home/emlinuxです。以降の作業は/home/emlinux上で行いました。

DockerおよびDocker Comoseのインストール

1. 以下のコマンドを実行し、DockerおよびDocker Composeをインストールしてください。

   sudo apt install -y docker.io docker-compose-v2
   

2. emlinuxユーザをdockerグループに追加してください。

   sudo gpasswd -a emlinux docker
   

3. ログアウトし、再ログイン後、sudoなしでdockerコマンドを実行できることを確認してください。

   $ docker ps 
   CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND   CREATED   STATUS    PORTS     NAMES
   

4. Proxyサーバがある場合、Dockerにproxyサーバを設定してください。

   sudo mkdir /etc/systemd/system/docker.service.d
   

   sudo tee /etc/systemd/system/docker.service.d/http-proxy.conf <<EOF
   [Service]
   Environment="HTTP_PROXY=<proxyサーバのIPアドレス>:<ポート番号>"
   Environment="HTTPS_PROXY=<proxyサーバのIPアドレス>:<ポート番号>"
   EOF
   

5. dockerデーモンを再起動してください。

   sudo systemctl daemon-reload
   

   sudo systemctl restart docker
   

6. docker searchコマンドを実行し、proxyサーバが正しく設定されていることを確認してください。

   $ docker search mariadb 
   NAME                           DESCRIPTION                                     STARS     OFFICIAL   AUTOMATED
   mariadb                        MariaDB Server is a high performing open sou…   5713      [OK]       
   (snip)
   

qemu-user-staticのインストール

1. x86_64の環境でarm64のバイナリをクロスビルドするために、qemu-user-staticをインストールしてください。

   sudo apt install -y qemu-user-static
   

EMLinuxの展開

1. 以下のページの「評価版お申込みフォーム」に必要事項を記入してください。
   • https://www.cybertrust.co.jp/iot/emlinux.html
2. 後日、申し込み時に入力いただいたメールアドレスに、ダウンロードURLを記載したメールが届きます。そのURLから EMLinux 3.0 をダウンロードしてください。なお、本記事では、EMLinux 3.0 (202403) を使用しています (EMLinuxは1ヶ月周期の定期リリースを行っており、yyyymmのようなバージョンが付いています) 。
3. EMLinux_3.0-202403.zipを/home/emlinuxにコピーしてください。
4. EMLinux_3.0-202403.zipを解凍してください。

   cd /home/emlinux
   

   unzip EMLinux_3.0-202403.zip
   

   $ unzip EMLinux_3.0-202403.zip 
   Archive:  EMLinux_3.0-202403.zip
      creating: EMLinux_3.0-202403/
      creating: EMLinux_3.0-202403/source/
     inflating: EMLinux_3.0-202403/source/emlinux-3.0-202403.tar.gz  
      creating: EMLinux_3.0-202403/doc/
     inflating: EMLinux_3.0-202403/doc/EMLinux_3.0-202403_Release_Notes.pdf  
     inflating: EMLinux_3.0-202403/doc/EMLinux_3.0-202403_User_Manual_ja.pdf  
     inflating: EMLinux_3.0-202403/doc/EMLinux_3.0-202403_Recipe_Guide_ja.pdf 
   

5. 解凍後、sourceディレクトリに移動してください。

   cd /home/emlinux/EMLinux_3.0-202403/source/
   

6. 上記sourceディレクトリに保存されている emlinux-3.0-202403.tar.gzファイルを、tarコマンドで解凍してください。

   tar xvf emlinux-3.0-202403.tar.gz
   

7. 解凍後、以下のディレクトリに移動してください。

   cd /home/emlinux/EMLinux_3.0-202403/source/emlinux-3.0-202403/repos/meta-emlinux/docker/
   

8. 上記dockerディレクトリ内にある run.sh を実行してください。初回起動時にはコンテナの作成処理が行われます。コンテナ作成処理後、コンテナにログインした状態になります。

   $ ./run.sh
   (snip)
   build@82fa043f8378:~/work$
   

local.confファイルの編集

1. 以下のコマンドを実行し、ビルドのために必要な環境変数を設定してください。

   source setup-emlinux build
   

2. viエディタでlocal.confファイルを開き、ファイルの末尾に以下を追記してください。

   $ vi conf/local.conf
   (snip)
   MACHINE = "raspberrypi3bplus-64"
   USERS += "emlinux"
   USER_emlinux[password] = "emlinux"
   USER_emlinux[flags] = "create-home clear-text-password"
   USER_emlinux[home] = "/home/emlinux"
   IMAGE_INSTALL:append = " sshd-regen-keys"
   IMAGE_PREINSTALL:append = " \
       openssh-server \
       connman \
   "
   

EMLinuxのビルド

1. EMLinuxのビルドを行ってください。

   bitbake emlinux-image-base
   

2. ビルド完了後、exitコマンドでコンテナからログアウトしてください。

   build@82fa043f8378:~/work$ exit 
   exit
   

QEMUのインストール

1. QEMUをインストールしてください。

   sudo apt install -y qemu-system-arm seabios
   

EMLinuxの起動

1. 以下のディレクトリに移動してください。

   cd /home/emlinux/EMLinux_3.0-202403/source/emlinux-3.0-202403/build
   

2. wicファイルのサイズを変更してください。1GiB, 2GiB, 4GiBのように、2の乗数のサイズとなるように変更してください。以下の例では、1GiBに変更しています。

   qemu-img resize ./tmp/deploy/images/raspberrypi3bplus-64/emlinux-image-base-emlinux-bookworm-raspberrypi3bplus-64.wic 1G
   

3. viエディタでrun.shファイルを作成してください。

   vi run.sh
   

4. run.shファイルに以下を記載してください。

   qemu-system-aarch64 \
   -m 1024 \
   -M raspi3b \
   -kernel ./tmp/deploy/images/raspberrypi3bplus-64/Image \
   -dtb ./tmp/deploy/images/raspberrypi3bplus-64/bcm2837-rpi-3-b-plus.dtb \
   -drive format=raw,file=./tmp/deploy/images/raspberrypi3bplus-64/emlinux-image-base-emlinux-bookworm-raspberrypi3bplus-64.wic \
   -append "console=ttyAMA0 root=/dev/mmcblk0p2 rw rootwait rootfstype=ext4 dwc_otg.fiq_fsm_enable=0 bcm2708_fb.fbwidth=1280 bcm2708_fb.fbheight=720" \
   -no-reboot \
   -device usb-kbd \
   -device usb-mouse \
   -device usb-net,netdev=net0 \
   -netdev user,id=net0,hostfwd=tcp::2222-:22 \
   -nographic
   

5. run.shファイルに実行権限を付与してください。

   chmod +x run.sh
   

6. run.shファイルを実行してください。

   ./run.sh
   

   $ ./run.sh 
   [    0.000000] Booting Linux on physical CPU 0x0000000000 [0x410fd034]
   [    0.000000] Linux version 6.1.75-cip14 ([e-mail]) (aarch64-linux-gnu-gcc (Debian 12.2.0-14) 12.2.0, GNU ld (GNU Binutils for Debian) 2.40) #1 SMP PREEMPT Thu, 01 Jan 1970 0   1:00:00 +0000
   [    0.000000] Machine model: Raspberry Pi 3 Model B+
   [    0.000000] efi: UEFI not found.
   [    0.000000] Reserved memory: created CMA memory pool at 0x0000000038000000, size 64 MiB
   (snip)
   

   • FIXME: 現時点では、ログインプロンプトが表示されず、後述のsshでログインする必要があります。
7. 別のターミナルを開き、sshで仮想マシンにアクセスできることを確認してください。

   ssh emlinux@localhost -p 2222
   

さいごに

ビルドしたEMLinux 3.0 (202403) を、QEMUでエミュレートしたRaspberry Pi上で動かしてみました。お手元にRaspberry Piの実機が無くても、QEMUでお手軽に動かすことが可能です。