Toradex胡珊逢

Torizon是Toradex面向行業(yè)應(yīng)用推出的一款基于Linux的全新的開源操作系統(tǒng)。其旨在簡化嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的難度，同時引入現(xiàn)代軟件開發(fā)、維護理念，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)備實現(xiàn)了一套嶄新的開發(fā)和使用方法。本文接下來將介紹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計算機模塊上的操作系統(tǒng)。Torizon Platform是Toradex維護的在線平臺，其能夠于TorizonCore OS建立網(wǎng)絡(luò)連接，為運行 TorizonCore OS的計算機模塊提供諸多在線功能，例如OTA更新、集群設(shè)備管理、遠程監(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)一個顯著特點是支持容器docker。如下圖所示，TorizonCore包含了Linux內(nèi)核、容器運行環(huán)境、以及OTA等其他服務(wù)。用戶的應(yīng)用運行在容器之中，而非直接訪問Linux文件系統(tǒng)。多個容器可以獨立運行。

容器是一種標準化的軟件單元。一個容器集合了用戶應(yīng)用本身，以及該應(yīng)用運行所依賴的軟件如第三方庫文件，配置文件和數(shù)據(jù)文件等。容器中的軟件獨立于操作系統(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上。

對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。從而不再需要進行復雜的交叉編譯。同時容器技術(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升級到Qt5.15，用戶需要重新編譯Qt源碼或者使用YoctoProject重構(gòu)整個BSP。而在TorizonCore OS上下載一個Qt5.15的容器即可。也無需擔心操作系統(tǒng)其他軟件的版本是否兼容。

由于采用了容器的方式運行用戶軟件，TorizonCore OS本身一個非常精簡的最小功能系統(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。

用戶需要創(chuàng)建一個容器，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)，由其實現(xiàn)對每個系統(tǒng)文件的添加、刪除、恢復等功能。同時OSTree也是實現(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發(fā)生變化。而對于現(xiàn)代軟件開發(fā)來說，借助CI（持續(xù)集成）、CD（持續(xù)開發(fā)）等模式，即使在設(shè)備交付后，仍能夠提供軟件更新，修復未知的問題或者增加新功能，從而提升用戶使用體驗。位于云端的Torizon Platform則為TorizonCore OS提供OTA更新、集群設(shè)備管理和遠程監(jiān)控功能，更多實用的功能也會即將上線。

OTA更新允許嵌入式設(shè)備遠程更新其軟件，無需直接接觸設(shè)備就通過更新軟件修復問題、部署新業(yè)務(wù)或者打補丁。具有OTA功能的設(shè)備通常對該功能具有較高的要求。更新出錯、網(wǎng)絡(luò)中斷或者更新期間意外斷電都可能導致設(shè)備無法正常工作。所以O(shè)TA需要能夠在更新出錯時能夠自動回滾到最后一個可正常運行的軟件狀態(tài)。Torizon OTA采用高可靠的Aktualizr客戶端，默認已經(jīng)集成在TorizonCore OS。憑借OSTree實現(xiàn)了軟件版本回滾功能。相對于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對特定的設(shè)備進行更新，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)。同時也單獨可以對設(shè)備上的容器進行更新，而非整個BSP。

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

遠程監(jiān)控能夠遠程查看設(shè)備的運行狀態(tài)，例如CPU負荷、內(nèi)存占用、網(wǎng)絡(luò)使用、正在運行進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)控數(shù)據(jù)。遠程監(jiān)控基于Fluent Bit實現(xiàn)。這是一個開源的日志處理和轉(zhuǎn)發(fā)器。用戶可以使用豐富的插件來采集更多的數(shù)據(jù)，包括溫度、內(nèi)核日志等。除了監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)外，這些數(shù)據(jù)也有助于修復現(xiàn)場遇到的問題。

遠程訪問是即將上線的另一個功能。這可以令您接管設(shè)備，簡化客戶支持或者問題排查。

對于開發(fā)人員，Toradex提供相應(yīng)的插件支持使用Visual Studio/Visual Studio Code開發(fā)Torizon。用戶可以自由選擇Windows、Linux或者Mac作為開發(fā)主機。Torizon擴展插件提供對Visual Studio Code完善的支持。擴展插件可以便捷地管理容器和在設(shè)備上在線調(diào)試，使您可以通過很少的幾次點擊就完成從Visual Studio Code完成應(yīng)用部署。甚至直接將開發(fā)好的容器上傳到Torizon Platform進行遠程部署。

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發(fā)語言。

審核編輯：黃飛