Yocto, 쉽게 이해하고 깊게 다루기

조운래 지음

에이콘출판 2024년 01월 02일 출간 종이책 : 2023년 08월 28일 출간

작품소개

책소개

Yocto는 하드웨어에 상관없이 작동하는 커스텀 리눅스를 개발하도록 도와주는 오픈소스 프로젝트이다. 현업에서 Yocto를 배워야 하거나, Yocto를 알고는 있지만 피상적으로 알고 있는 경우가 많다. 이 책은 개발을 더 원활히 하고 싶은 개발자를 위해 만들어졌다. 빌드 도구인 bitbake(비트베이크)부터 시작해서 현업에서 사용해야 하는 대부분의 지식을 담았다. 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 간단한 예제를 수록했으며, 애플리케이션부터 커널 드라이버 작성까지 Yocto를 사용해서 작성할 수 있는 방법을 기술했다. 또한 최신 Yocto 버전인 kirkstone를 수록해서 최신 추세를 따라갈 수 있도록 했다. 임베디드 리눅스에 경험이 있는 독자라면 책의 실용적인 가이드를 통해 Yocto를 성공적으로 사용할 수 있는 방법을 배울 수 있을 것이다.

목차

1장. Yocto의 소개와 추상화 개념
1.1 추상화와 Yocto 프로젝트
1.2 Yocto와 앞으로의 학습 방법
1.3 Yocto 프로젝트
1.4 실습에 필요한 설치 파일들
1.5 요약


2장. bitbake
2.1 bitbake 소스받기
2.2 메타데이터
2.3 메타데이터 파일들
2.4 bitbake 문법 첫 번째
2.5 bitbake 실행
2.6 bitbake로 “Hello! bitbake world!” 출력
2.7 지금까지 생성한 메타데이터 해석
2.8 예제에서 bitbake의 실행 절차
2.9 addtask 지시어를 통한 태스크 추가
2.10 요약


3장. Poky
3.1 오픈임베디드
3.2 Poky 소스를 다운로드하고 빌드 실행
3.3 빌드 결과를 QEMU 에뮬레이터로 실행
3.4 bitbake 환경 변수 옵션을 통한 변숫값 확인
3.5 리눅스 호스트를 위한 소프트웨어 빌드 과정과 오픈임베디드 빌드 시스템의 빌드 과정 비교
3.6 요약


4장. 빌드 속도 개선을 위한 작업들
4.1 소스받기
4.2 자신만의 소스 저장소 PREMIRRORS 구성
4.3 자신만의 공유 상태 캐시(Shared State Cache) 생성
4.4 요약


5장. 새로운 레이어를 만들고 레시피 생성
5.1 문법을 실습할 예제 작성
5.2 bitbake 문법 두 번째
5.3 hello 애플리케이션 레시피 작성
5.4 라이선스
5.5 레시피 확장 파일
5.6 BBFILE_COLLECTIONS, BBFILE_PATTERN 변수의 역할
5.7 요약


6장. 초기화 관리자 추가 및 로그 파일을 통한 디버깅
6.1 systemd 초기화 관리자 추가
6.2 로그를 이용한 디버깅
6.3 요약


7장. 유용한 오픈임베디드 코어 클래스 기능을 사용한 빌드 최적화
7.1 Autotools를 이용한 nano editor 빌드
7.2 빌드히스토리
7.3 rm-work를 통한 디스크 크기 절감
7.4 externalsrc를 이용한 외부 소스로부터 소스 빌드
7.5 요약


8장. 의존성
8.1 의존성의 종류
8.2 의존성을 제공하는 레시피의 PROVIDES 변수
8.3 요약


9장. 패키지 그룹 및 빌드 환경 구축
9.1 IMAGE_INSTALL, IMAGE_FEATURES 변수
9.2 패키지 그룹
9.3 미리 정의된 패키지 그룹
9.4 커스텀 빌드 스크립트를 통한 빌드 환경 구축
9.5 요약


10장. Poky 배포를 기반으로 한 커스텀 이미지, BSP 레이어 작성
10.1 커스텀 이미지 레시피 생성
10.2 BSP 레이어
10.3 bitbake 문법 세 번째
10.4 커스텀 BSP 레이어 만들기
10.5 요약


11장. 커널 레시피
11.1 커널 환경 설정
11.2 변경 또는 추가된 커널 환경 옵션들을 패치로 생성
11.3 변경 또는 추가된 커널 소스를 패치로 생성
11.4 생성된 패치 및 환경 설정 단편 파일 커널 레시피에 추가
11.5 devshell을 이용한 코드 수정
11.6 커널 메타데이터
11.7 non linux-yocto 스타일 커널 레시피 구성
11.8 요약


12장. 커널 레시피의 확장
12.1 externalsrc 클래스를 통한 로컬 커널 소스 사용
12.2 커널 소스 내의 defconfig 파일 사용
12.3 커널 소스 밖에서 커널 모듈 생성
12.4 MACHINE_EXTRA_RDEPENDS, MACHINE_ESSENTIAL_EXTRA_RDEPENDS 변수를 이용한 커널 모듈 설치
12.5 요약


13장. 배포 레이어
13.1 배포 레이어
13.2 자신만의 배포 레이어 생성
13.3 DISTRO_FEATURES와 IMAGE_FEATURES 그리고 MACHINE_FEATURES의 차이점.391
13.4 요약


14장. 커스터머 레이어
14.1 커스터머 레이어 생성
14.2 Great System에 대한 정리
14.3 요약


15장. 패키지
15.1 빌드 과정에서의 패키지 태스크들
15.2 RPM 패키지
15.3 yum
15.4 라이브러리 생성을 통한 패키지 실습
15.5 개선된 라이브러리 생성 패키지
15.6 요약


16장. 패키지 설치 과정을 실행하는 do_rootfs, do_image 태스크
16.1 do_rootfs 태스크
16.2 루트 파일 시스템 커스터마이즈하기
16.3 설치 후 스크립트
16.4 do_image 태스크 실행에 따른 최종 이미지 생성
16.5 요약


17장. 공유 상태 캐시와 시그니처
17.1 공유 상태 캐시
17.2 시그니처
17.3 이미 생성된 공유 상태 캐시 최적화
17.4 요약


18장. kirkstone
18.1 kirkstone의 특징들
18.2 kirkstone 설치
18.3 dunfell 버전의 예제를 kirkstone으로 마이그레이션하기
18.4 요약


19장. SDK(Software Development Kit)
19.1 SDK 생성
19.2 설치된 SDK를 사용한 타깃 애플리케이션 생성
19.3 설치된 SDK를 사용한 타깃 커널 모듈 생성
19.4 meta-toolchain
19.5 요약


20장. 그 외 다루지 않았던 주제들
20.1 파이썬 함수 및 변수 확장
20.2 익명 파이썬 함수
20.3 bitbake 문법 네 번째
20.4 oe-pkgdata-util 툴의 사용
20.5 PACKAGECONFIG 변수
20.6 소스 코드의 배포
20.7 이미 만들어져 있는 레이어 포팅
20.8 요약


21장. devtool
21.1 devtool 개요
21.2 devtool을 이용한 애플리케이션 생성
21.3 devtool을 이용한 커널 모듈 생성
21.4 요약


별책 부록

출판사 서평

◈ 이 책에서 다루는 내용 ◈

◆ 입문자들이 Yocto의 구조와 개념을 익힐 수 있도록 bitbake의 기초 동작부터 설명
◆ 오픈 임베디드 코어와 bitbake를 포함하는 오픈 임베디드 빌드 시스템에 대한 기초 동작부터 설명
◆ Yocto를 이용한 애플리케이션, 커널 드라이버 등의 코드 작성법
◆ 최신 Yocto 버전인 kirkstone의 개념 및 dunfell 버전에서 kirkstone으로의 마이그레이션 방법
◆ 계층형 아키텍처에 기반한, 정해진 Yocto 레이어에 대한 설명과 예제
◆ Yocto의 까다로운 부분인 패키지와 의존성에 대한 설명 및 예제
◆ SDK, devtool을 이용한 패키지 개발에 대한 설명 및 예제
◆ Yocto에서 제공되는 임베디드 코어를 이용한 손쉽고 효율적인 코드 작성법


◈ 이 책의 대상 독자 ◈
◆ 평소 Yocto에 관심은 있었지만 어디서부터 어떻게 공부해야 할지 모르는 입문자
◆ Yocto를 다루고는 있지만 막연히 사용할 줄만 알고, 전체적인 구조와 원리를 모르는 실무자
◆ Yocto를 이용해 리눅스 기반의 프로그램을 만들어 보고 싶은 개발자


◈ 이 책의 구성 ◈
1장에서는 Yocto가 무엇인지 알아보고 Yocto에 담긴 추상화의 의미를 이해한다.
2장에서는 Yocto에서 빌드 시스템의 중심인 bitbake에 대해 자세하게 알아본다.
3장에서는 오픈 임베디드 빌드 시스템을 담고 있는 Poky에 대해 알아본다.
4장에서는 실습에 들어가기에 앞서 빌드를 좀 더 빠르게 할 수 있는 방안으로 두 가지 방법을 제시한다. 따라서 자신만의 PREMIRRORS와 공유 상태 캐시를 구성하는 방법을 학습한다.
5장에서는 새로운 레이어를 만들고 직접 레시피 파일을 작성해 본 후 관련 문법을 학습한다.
6장에서는 5장에서 만든 애플리케이션 바이너리를 init 시스템인 systemd에서 실행하는 방법을 알아보고 디버깅하는 방법에 대해서도 학습한다.
7장에서는 오픈 임베디드 코어가 제공하는 클래스를 이용한 빌드 최적화 방법들에 대해 다룬다. Autotools를 이용해 간단하게 애플리케이션을 빌드할 수 있는 방법, 소스를 로컬에 위치시키는 externalsrc, 불필요한 빌드 산출물을 삭제하는 rm_work, 빌드 정보를 저장하는 buildhistory 클래스에 대해 학습한다.
8장에서는 레시피와 패키지들 간의 의존성에 대해 알아본다. 의존성에는 빌드 의존성과 실행 시간 의존성이 있는데 이에 대해 상세하게 살펴본다.
9장에서는 패키지 그룹에 대해 알아보고 앞으로의 실습을 위해 자체 빌드 환경을 구축해 본다.
10장부터는 Poky 배포를 기반으로 한 커스텀 이미지와 커스텀 BSP 레이어를 생성한다. 이 내용은 레이어드 아키텍처에 기반해 학습을 진행한다. 레이어를 하나씩 만들어 가며 실제로 현업에서 이뤄지는 작업들을 이해해 본다.
11장에서는 커널 레시피에 대해 학습한다. 오픈 임베디드 빌드 시스템은 커널을 쉽게 빌드할 수 있도록 도와주는 클래스를 제공한다. 이 클래스를 이용해 패치 및 환경 설정 옵션들을 쉽게 적용할 수 있다. 또한 Yocto에서 제공하는 커널 메타데이터에 대해서도 알아본다.
12장에서는 11장에서 학습한 커널 레시피를 확장해 기능을 추가해 본다. 커널 소스를 externalsrc 클래스를 상속해 외부에 따로 저장하고 defconfig 파일을 커널 내 소스에서 사용할 수 있도록 하는 방법도 학습한다. 또한 커널 모듈을 커널 소스 트리 밖에서 만드는 법을 학습한다.
13장에서는 배포 레이어를 학습한다. 이를 통해 배포 레이어가 배포 전반에 걸친 빌드에 대한 환경 설정을 갖고 있다는 것을 이해할 수 있다. 그리고 자신만의 배포 레이어를 만들어 배포 레이어에 대한 이해를 높인다.
14장에서는 레이어드 아키텍처의 최상위 레이어인 커스터머(customer) 레이어를 만들어봄으로써 실제 현업에서 칩 벤더가 배포한 Yocto 기반의 코드를 어떻게 추가하고 변경하는지, 이해해 본다.
15장에서는 패키지에 대해 학습한다. 크로스 빌드 환경에서 만들어진 결과물들을 실제 타깃에 넣기 위해서는 패키지로 만들어야 한다. 패키지에 대한 이해를 위해 공유 라이브러리 생성에 대해서도 알아본다.
16장에서는 패키지 설치 과정을 학습한다. 최종적으로 만들어질 이미지인 루트 파일 시스템을 생성하는 방법에 대해 배우게 된다.
17장에서는 4장에서 구축했던 공유 상태 캐시에 대해 좀 더 자세하게 다루고 공유 상태 캐시를 최적화하는 방법에 대해서도 학습한다.
18장에서는 장기간 지원 Yocto 버전인 kirkstone에 대해 학습한다. kirkstone만의 특징을 알아보고 실제 kirkstone을 설치해 본다. 그리고 기존에 dunfell 버전으로 작성했던 예제를 kirkstone으로 마이그레이션해 본다.
19장에서는 SDK에 대해 학습한다. 외부에서 애플리케이션이나 커널 모듈을 개발할 때 개발 환경으로 SDK를 사용하므로 SDK를 생성하는 방법을 학습한다. 그리고 생성된 SDK를 호스트에 설치하고 생성된 SDK를 이용해 애플리케이션과 외부 커널 모듈을 만들어 본다.
20장에서는 파이썬 함수, 익명 파이썬 함수와 bitbake 문법을 다룬다. 그리고 oe-pkgdta-util 툴의 사용 방법, PACKAGECONFIG 변수의 사용을 통해 기능 단위로 빌드를 설정하는 방법, 오픈 임베디드 코어에서 제공하는 소스 코드를 배포하는 방법, 이미 만들어져 있는 레이어를 현재 진행하는 프로젝트에 포팅 해 사용하는 방법을 학습한다.
21장에서는 devtool에 대해 학습한다. 앞에서는 새로운 패키지를 생성할 때 레이어를 생성하고 레시피 작성, layer.conf 파일에 레시피 추가 그리고 이미지 레시피에 패키지를 추가했다. 이런 과정을 수행하는 데는 어느 정도의 수고와 Yocto에 대한 기반 지식이 필요하다. 그러나 devtool을 사용하면 수고를 덜고 Yocto에 대한 기반 지식이 없더라도 간단하게 애플리케이션이나 커널 모듈을 개발할 수 있다. 따라서 21장에서는 devtool의 개념을 학습하고, 간단한 예제를 통해 devtool의 사용법을 익혀본다.

◈ 추천의 글 ◈
리눅스를 처음 접하는 초보 개발자부터 실제 현업에 종사하는 실무자까지 모두에게 유익한 책이다. 저자는 학부시절부터 스스로 문제를 해결하는 능력이 탁월했으며, 이후 대학원을 거쳐 스마트폰 SW개발자 그리고 현재의 자동차 운영체제 개발자로서 다양한 필드에서의 경험을 바탕으로 깊이 있는 내공을 쌓아왔다. 따라서 이 책은 초보자보다 리눅스에 쉽게 다가갈 수 있는 지름길을 제공하고, 현업 실무자에게는 실제 현업에서 사용가능한 강력한 무기들을 전수해 줄 것이다. 이 책을 독자 여러분께서 회사나 조직내에서 적재적소에 필요한 유능한 인재가 되길 기원한다.
─박승현, 삼성전자 MX 사업부 수석연구원

저자의 마지막 탈고를 보고, 마치 한 편의 예술작품과도 같다고 느꼈다. 탐험가처럼 문제의 깊은 곳을 밟아가며 Yocto 소프트웨어 기술을 정갈한 문장으로 구체화한 것을 보니 많이 자랑스럽다. 겸손한 태도와 근성을 지닌 저자는 친화력 있는 성격이라는 장점으로 항상 선후배와 폭넓은 인간 관계를 가꿔 왔다. 바쁜 연구원으로써 녹록지 않은 환경에도 불구하고 새로운 지식 나눔에, 같은 연구원으로써 감사 인사를 드린다. 우리 후배님의 든든한 지원군을 자처하며, 지금까지 그래왔듯이 심도 있는 연구원으로써 더욱 건승하길 바란다.
─안형근, LG전자 BS사업본부 수석연구원

실무에서 Yocto를 사용해야 하는, 시간이 부족한 개발자들에게 완벽한 길잡이가 될 것이다. 저자는 독자를 Yocto의 세계로 친절하게 안내한다. 책을 읽는 동안 독자가 지루하지 않도록 실습 위주로 진행하며, 각 단계마다 저자가 경험한 오류에 대한 자세히 설명하고 있다. 저자의 경험을 공유하기 때문에 독자는 많은 시간을 절약할 수 있을 것이다. 책의 내용을 따라하기 위한 Virtual Box 가상 머신 이미지도 함께 제공돼 아무런 부담 없이 책을 따라할 수 있다. 개인적으로 가장 도움이 됐던 부분은, 어려운 추상적 개념들이 이해하기 쉽게 도식화돼 있다는 점이었다.
Yocto 프로젝트에 관심이 있거나, 업무에 바로 사용이 필요한 분들에게 이 책을 권하고 싶다.
─김종익, NXP semiconductors, senior software engineer

우리가 살고 있는 세계는 이미 소프트웨어 월드(Software world)가 돼 버렸다. 스마트폰이 세상을 바꿔 놓은 이후 더 많은 소프트웨어가 우리의 삶에 깊숙하게 들어왔다. 심지어 특정 하드웨어에 기능이 고정적으로 부과된 시스템을 과거의 산물로 치부해 버리며 SDX(Software Defined Things)의 개념으로까지 확장되고 있는 시대에 우리는 살고 있다.
이러한 소프트웨어 중심의 기술과 혁신을 견인한 개념 중 하나가 바로 오픈소스(Open Source)이다. 전세계의 수많은 개발자가 자신이 고생해 개발한 것들을 아무 대가 없이 (사실 가끔은 어떤 대가를 바라기도 하지만) 모두 사용할 수 있도록 공개하고 공유하고 있다. 이런 문화가 혁신적인 소프트웨어 기술과 그로 인한 놀라운 세상의 변화에 가장 크게 기여했다고 해도 과언이 아닐 것이다.
리눅스 재단의 많은 프로젝트 중 임베디드 개발자들이 가장 고마워하고 적극적으로 활용하는 프로젝트가 바로 Yocto 프로젝트가 아닐까 생각한다. 특정 시스템을 그 목적에 맞도록 가장 효율적으로 개발하는 첫 단추가 바로 Yocto를 기반으로 환경을 구축하는 일이기 때문이다. 서문에서 밝히듯 저자는 처음부터 Yocto 전문가는 아니었다. 하지만 실무 현장에서 시스템 개발을 진행하며 온몸으로 Yocto를 학습하고 문제를 헤쳐 나갔다. 그리고, 그 ‘고생 노하우’를 직접 책에 담아 많은 사람이 같은 고생을 하지 않도록 ‘오픈소스 정신’을 발휘해 줬다. 그런 차원에서 이 책의 부제는 ‘몸으로 배운 Yocto, 이제 당신은 그러지 않아도 됩니다.’ 정도가 되는 게 마땅하다는 생각이 든다.
임베디드 세상에서 혁신적인 변화에 기여하고 싶어하는 모든 소프트웨어 개발자에게 실전 지식과 삶의 자산이 될 만한 이 책을 적극적으로 추천하는 바이다.
─김도형, 자동차 소프트웨어 전문 기업 이사, 공학박사

Yocto 프로젝트는 내가 원하는 대로 최적화된 이미지를 만들어 낼 수 있는 매력적인 시스템이다. 다만, 처음 접하는 사람은 bitbake(비트베이크)의 빌드 구조와 레이어 구조 등을 이해하기에 어렵다는 장벽이 있다. 미리 접해본 이 책에는 그 장벽을 단번에 해결해주는 실습 구조, 최신 배포본(Kirkstone)에 대한 설명, 그리고 저자의 실전 노하우가 많이 수록돼 있었다. Yocto 프로젝트를 처음 접하는 분들이라면 바로 이 책으로 시작하길 매우 추천한다.
─도정진, 현대모비스 연구원

작가정보

저자(글) 조운래

학부에서 전기전자공학을, 대학원에서 음성인식을 전공했다. LG전자에서 휴대폰 소프트웨어를 개발했으며, 현재 현대모비스에서 근무 중이다.
실무에서 Yocto를 다루면서, 우리나라에서는 다른 프로그램에 비해 한정된 사람들만 Yocto를 다루다 보니 생각보다 정보가 제한적이라는 것을 느꼈다. 따라서 Yocto를 시작하는 개발자들에게 조금이나마 도움이 될 수 있기를 바라는 마음에서 미약하지만 실무 경험을 통해 알게 된 내용과 공부한 내용을 엮어 책을 쓰게 되었다.

(전) LG전자 책임연구원
(현) 현대모비스 책임연구원

작가의 말

개발자의 삶은 많이 고단한 것 같다. 급격히 변하는 시대에 익혀야 할 것도, 알아야 할 것도 많기 때문이다. 특히 리눅스 개발자로 뛰어들게 되면 그 과정부터 결코 만만치 않다는 것을 느끼게 된다.
리눅스의 코드를 보면 그 방대한 코드와 구조에 압도되곤 한다. 단순히 C 언어만을 안다고 리눅스 코드가 눈에 들어오는 것도 아니고, 요즘에는 파이썬, C++, Rust 등의 코드도 익혀야 하기 때문에 코드를 해석하는 속도가 무척 더디다.
처음 Yocto를 접했을 때, 다른 개발자가 짜 놓은 코드를 참고해 대충 돌아가게 코드를 만들기는 했지만, 왜 이렇게 해야 하는지, 어떤 순서로 실행되는 것인지 종잡을 수가 없었다. 이를테면 리눅스 드라이버를 작성하는데 ‘SRC_URI에 upstream의 주소를 적고 do_compile에 컴파일이 될 수 있도록 코드를 넣고, do_install에서 배치를 한다’ 정도가 아는 것의 전부인 때도 있었다. 사정이 이렇다 보니 원하는 기능 개선이나 새로운 아이디어를 반영한다는 것은 뒷전으로 밀리고, 좁은 배경지식의 바운더리 안에서 코드를 맞춰 짜는 웃픈 일들이 벌어지고는 했다.
개발자라면 자신이 원하는 대로 구조를 잡고 코드를 만들어야 한다. 때문에 당시 나와 같은 수준의 개발자라면, 그런 웃픈 일이 생기지 않게끔 Yocto에 대한 지식을 늘릴 책임이 있다고 생각한다.
당시의 나와 같이 Yocto를 잘 알지 못해 좌절하는 사람이 있다면, 다시 한번 찬찬히 시간을 내서 Yocto에 대한 기본 개념과 사용법을 익힐 시간이라고 말해주고 싶다. ‘인생은 실전이다‘라는 인기 유튜버의 책에서 좋아하는 문구가 있다. ‘나이 먹는 것을 걱정하지 말고, 너무 늦게 시작했다는 것도 걱정하지 말고 ‘똑바로 못하는 걸’ 걱정하자. 세상에는 늦은 때란 없다. 세상에는 ‘완성’과 ‘미완성’만 있을 뿐이다.”