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精通嵌入式Linux编程

作者: [美] 弗兰克·瓦斯奎兹著 , 陈会翔译

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2023-06

版次: 1

ISBN: 9787302635635

定价: 159.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

分类: 计算机与互联网

7 张插图图片

3人买过

《精通嵌入式Linux编程》详细阐述了与嵌入式Linux开发相关的基本解决方案，主要包括初识嵌入式Linux开发、关于工具链、引导加载程序详解、配置和构建内核、构建根文件系统、选择构建系统、使用Yocto进行开发、Yocto技术内幕、创建存储策略、现场更新软件、连接设备驱动程序、使用分线板进行原型设计、init程序、使用BusyBox runit启动、管理电源、打包Python程序、了解进程和线程、管理内存、使用GDB进行调试、性能分析和跟踪、实时编程等内容。此外，本书还提供了相应的示例、代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。本书适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学用书和参考手册。弗兰克·瓦斯奎兹是一位专注于消费电子产品的独立软件顾问。他在设计和构建嵌入式Linux系统方面拥有十多年的经验。在此期间，他完成了许多设备的开发，包括机架式DSP音频服务器、潜水员手持式声纳摄像机和消费者物联网热点。在成为嵌入式Linux开发工程师之前，Frank曾经是IBM的数据库内核开发人员，他在该公司主要从事DB2方面的工作。他目前住在硅谷。第1篇  嵌入式Linux的要素

第1章  初识嵌入式Linux开发 3

1.1  选择Linux的原因 4

1.2  不选择Linux的原因 5

1.3  找到合适的玩家 5

1.4  穿越项目生命周期 7

1.4.1  篇章内容概述 7

1.4.2  嵌入式Linux的4个基本要素 7

1.5  开源的意义 8

1.5.1  开源和免费有区别 8

1.5.2  开源许可机制 8

1.6  为嵌入式Linux开发选择硬件 10

1.7  获取本书所需硬件 11

1.7.1  Raspberry Pi 4 11

1.7.2  BeagleBone Black 12

1.7.3  QEMU 13

1.8  配置开发环境 15

1.9  小结 15

第2章  关于工具链 17

2.1  技术要求 17

2.2  工具链简介 18

2.2.1  工具链的类型 20

2.2.2  CPU架构 21

2.2.3  选择C库 22

2.3  寻找工具链 24

2.4  使用crosstool-NG构建工具链 26

2.4.1  安装crosstool-NG 26

2.4.2  为BeagleBone Black构建工具链 27

2.4.3  为QEMU构建工具链 28

2.5  工具链剖析 29

2.5.1  了解你的交叉编译器 30

2.5.2  sysroot、库和头文件 31

2.5.3  工具链中的其他工具 32

2.5.4  查看C库的组件 33

2.6  与库链接—静态和动态链接 34

2.6.1  静态库 34

2.6.2  共享库 35

2.6.3  了解共享库版本号 36

2.7  交叉编译的技巧 37

2.7.1  相对简单的makefile 38

2.7.2  Autotools 38

2.7.3  编译示例—SQLite 40

2.7.4  包配置 42

2.7.5  交叉编译带来的问题 43

2.7.6  CMake 44

2.8  小结 46

2.9  延伸阅读 46

第3章  引导加载程序详解 47

3.1  技术要求 47

3.2  引导加载程序的作用 48

3.3  引导顺序 48

3.3.1  阶段1—ROM代码 49

3.3.2  阶段2—SPL 51

3.3.3  阶段3—TPL 52

3.4  从引导加载程序转移到内核中 53

3.5  设备树简介 54

3.5.1  有关设备树的基础知识 54

3.5.2  reg属性 55

3.5.3  标签和中断 56

3.5.4  设备树包含文件 57

3.5.5  编译设备树 59

3.6  U-Boot 60

3.6.1  构建U-Boot 60

3.6.2  安装U-Boot 62

3.6.3  使用U-Boot 64

3.6.4  环境变量 65

3.6.5  引导镜像格式 65

3.6.6  加载镜像 67

3.6.7  引导Linux 69

3.6.8  使用U-Boot脚本自动化引导过程 69

3.6.9  将U-Boot移植到新板上 69

3.6.10  与特定开发板相关的文件 71

3.6.11  配置头文件 73

3.6.12  构建和测试 74

3.6.13  Falcon模式 75

3.7  小结 76

第4章  配置和构建内核 77

4.1  技术要求 77

4.2  内核的作用 78

4.3  选择内核 80

4.3.1  内核开发周期 80

4.3.2  稳定和长期支持版本 81

4.3.3  供应商支持 82

4.3.4  许可机制 82

4.4  构建内核 83

4.4.1  获取源 83

4.4.2  了解内核配置—Kconfig 84

4.4.3  使用LOCALVERSION识别内核 88

4.4.4  使用内核模块的时机 89

4.5  编译—Kbuild 90

4.5.1  找出要构建的内核目标 90

4.5.2  构建工件 91

4.5.3  编译设备树 93

4.5.4  编译模块 93

4.5.5  清理内核源 94

4.5.6  为Raspberry Pi 4构建64位内核 94

4.5.7  为BeagleBone Black构建内核 96

4.5.8  为QEMU构建内核 97

4.6  引导内核 97

4.6.1  引导Raspberry Pi 4 97

4.6.2  引导BeagleBone Black 98

4.6.3  引导QEMU 99

4.6.4  内核恐慌 100

4.6.5  早期用户空间 100

4.6.6  内核消息 101

4.6.7  内核命令行 101

4.7  将Linux移植到新板上 102

4.7.1  新的设备树 103

4.7.2  设置开发板的兼容属性 104

4.8  小结 106

4.9  延伸阅读 107

第5章  构建根文件系统 109

5.1  技术要求 110

5.2  根文件系统中应该包含的东西 110

5.3  目录布局 111

5.3.1  暂存目录 112

5.3.2  POSIX文件访问权限 113

5.3.3  暂存目录中的文件所有权权限 115

5.4  根文件系统的程序 115

5.4.1  init程序 115

5.4.2  shell 115

5.4.3  实用程序 116

5.4.4  关于BusyBox 116

5.4.5  构建BusyBox 117

5.4.6  ToyBox—BusyBox的替代品 118

5.5  根文件系统的库 119

5.5.1  选择需要的库 119

5.5.2  通过剥离减小尺寸 120

5.6  设备节点 121

5.7  proc和sysfs文件系统 122

5.7.1  proc和sysfs文件系统的功能 123

5.7.2  挂载文件系统 123

5.7.3  内核模块 124

5.8  将根文件系统传输到目标 124

5.9  创建引导initramfs 125

5.9.1  独立的initramfs 126

5.9.2  引导initramfs 126

5.9.3  使用QEMU引导 126

5.9.4  引导BeagleBone Black 127

5.9.5  挂载proc 127

5.9.6  将initramfs构建到内核镜像中 128

5.9.7  使用设备表构建initramfs 129

5.9.8  旧的initrd格式 130

5.10  init程序 130

5.10.1  BusyBox的init程序 131

5.10.2  启动守护进程 132

5.11  配置用户账户 132

5.11.1  配置账户 132

5.11.2  将用户账户添加到根文件系统中 134

5.12  管理设备节点的更好方法 134

5.12.1  使用devtmpfs的示例 135

5.12.2  使用mdev的示例 135

5.12.3  静态设备节点的优劣 136

5.13  配置网络 136

5.13.1  BusyBox中的网络配置 136

5.13.2  glibc的网络组件 137

5.14  使用设备表创建文件系统镜像 138

5.14.1  安装和使用genext2fs工具 138

5.14.2  引导BeagleBone Black 139

5.15  使用NFS挂载根文件系统 140

5.15.1  使用QEMU进行测试 141

5.15.2  使用BeagleBone Black进行测试 142

5.15.3  文件权限问题 142

5.16  使用TFTP加载内核 143

5.17  小结 144

5.18  延伸阅读 144

第6章  选择构建系统 145

6.1  技术要求 145

6.2  比较构建系统 146

6.3  分发二进制文件 148

6.4  Buildroot简介 148

6.4.1  Buildroot的背景知识 149

6.4.2  稳定版本和长期支持版本 149

6.4.3  安装Buildroot 149

6.4.4  配置Buildroot 150

6.4.5  运行 151

6.4.6  以真实硬件为目标 153

6.4.7  创建自定义BSP 154

6.4.8  U-Boot配置 154

6.4.9  Linux配置 155

6.4.10  构建系统镜像 157

6.4.11  添加自己的代码 159

6.4.12  覆盖层 160

6.4.13  添加包 160

6.4.14  许可合规性 162

6.5  Yocto Project简介 162

6.5.1  Yocto Project的背景知识 163

6.5.2  稳定版本和支持 164

6.5.3  安装Yocto Project 165

6.5.4  配置 165

6.5.5  构建 166

6.5.6  运行QEMU目标 167

6.5.7  元层 167

6.5.8  BitBake和配方 170

6.5.9  通过local.conf自定义镜像 172

6.5.10  编写镜像配方 173

6.5.11  创建SDK 174

6.5.12  许可证审核 176

6.6  小结 176

6.7  延伸阅读 177

第7章  使用Yocto进行开发 179

7.1  技术要求 179

7.2  在现有BSP之上构建镜像 180

7.2.1  构建现有的BSP 180

7.2.2  控制Wi-Fi 186

7.2.3  控制蓝牙 189

7.2.4  添加自定义层 192

7.3  使用devtool捕获更改 195

7.3.1  开发工作流程 195

7.3.2  创建新配方 197

7.3.3  修改由配方构建的源 198

7.3.4  将配方升级到较新版本 200

7.4  构建自己的发行版 203

7.4.1  推出发行版的合适时机 203

7.4.2  创建一个新的发行层 203

7.4.3  配置发行版 204

7.4.4  向发行版添加更多配方 205

7.4.5  运行时包管理 205

7.5  配置远程包服务器 207

7.5.1  配置包服务器 207

7.5.2  配置目标客户端 208

7.6  小结 209

7.7  延伸阅读 209

第8章  Yocto技术内幕 211

8.1  技术要求 211

8.2  Yocto架构和工作流程分解 212

8.2.1  元数据 214

8.2.2  构建任务 215

8.2.3  镜像生成 217

8.3  将元数据分层 218

8.4  构建失败故障排除 220

8.4.1  隔离错误 220

8.4.2  检查和转储环境值 221

8.4.3  读取任务日志 222

8.4.4  添加更多日志记录 222

8.4.5  从devshell中运行命令 223

8.4.6  查看包的依赖关系 224

8.5  了解BitBake语法和语义 225

8.5.1  任务 225

8.5.2  依赖项 226

8.5.3  任务间依赖项 226

8.5.4  构建时依赖项 226

8.5.5  运行时依赖项 227

8.5.6  变量 228

8.5.7  赋值和扩展 228

8.5.8  附加和前置 229

8.5.9  覆盖 229

8.5.10  内联Python 230

8.5.11  函数 231

8.5.12  shell 231

8.5.13  Python 231

8.5.14  纯Python函数 232

8.5.15  BitBake风格的Python函数 232

8.5.16  匿名Python函数 233

8.5.17  RDEPENDS 234

8.6  小结 235

8.7  延伸阅读 235

第2篇  系统架构和设计决策

第9章  创建存储策略 239

9.1  技术要求 239

9.2  存储选项 240

9.2.1  NOR闪存 241

9.2.2  NAND闪存 241

9.2.3  托管闪存 243

9.2.4  多媒体卡和安全数字卡 244

9.2.5  eMMC 245

9.2.6  其他类型的托管闪存 245

9.3  从引导加载程序中访问闪存 245

9.3.1  U-Boot和NOR闪存 246

9.3.2  U-Boot和NAND闪存 246

9.3.3  U-Boot和MMC、SD和eMMC 246

9.4  从Linux中访问闪存 247

9.4.1  内存技术设备子系统 247

9.4.2  MTD分区 248

9.4.3  MTD设备驱动程序 251

9.4.4  MTD字符设备 251

9.4.5  MTD块设备mtdblock 252

9.4.6  将内核错误记录到MTD上 253

9.4.7  模拟NAND存储器 253

9.4.8  MMC块驱动程序 253

9.5  闪存文件系统 254

9.5.1  闪存转换层的特点 254

9.5.2  闪存转换层的部署方式 255

9.6  NOR和NAND闪存的文件系统 255

9.6.1  JFFS2 256

9.6.2  摘要节点 257

9.6.3  干净标记 257

9.6.4  创建JFFS2文件系统 257

9.6.5  YAFFS2 258

9.6.6  创建YAFFS2文件系统 259

9.6.7  UBI和UBIFS 260

9.6.8  UBI 260

9.6.9  UBIFS 263

9.7  托管闪存的文件系统 264

9.7.1  Flashbench 265

9.7.2  丢弃和修剪 266

9.7.3  Ext4 267

9.7.4  F2FS 268

9.7.5  FAT16/32 268

9.8  只读压缩文件系统 269

9.8.1  SquashFS 269

9.8.2  在NAND闪存上使用SquashFS 269

9.9  临时文件系统 270

9.10  将根文件系统设为只读 271

9.11  文件系统选择 272

9.12  小结 273

9.13  延伸阅读 273

第10章  现场更新软件 275

10.1  技术要求 275

10.2  启动更新的方法 276

10.3  更新的内容 276

10.3.1  引导加载程序 277

10.3.2  内核 277

10.3.3  根文件系统 278

10.3.4  系统应用程序 278

10.3.5  与特定设备相关的数据 278

10.3.6  需要更新的组件 279

10.4  有关软件更新的基础知识 279

10.4.1  使更新稳定可靠 279

10.4.2  使更新不受故障影响 280

10.4.3  确保更新安全 282

10.5  更新机制的类型 283

10.5.1  对称镜像更新 283

10.5.2  非对称镜像更新 285

10.5.3  原子文件更新 286

10.6  OTA更新 288

10.7  使用Mender进行本地更新 288

10.7.1  构建Mender客户端 289

10.7.2  安装更新 291

10.8  使用Mender进行OTA更新 294

10.8.1  设置更新服务器 294

10.8.2  上传工件 297

10.8.3  部署更新 299

10.9  使用balena进行本地更新 301

10.9.1  创建一个账户 302

10.9.2  创建应用程序 303

10.9.3  添加设备 304

10.9.4  启用本地模式 306

10.9.5  安装CLI 307

10.9.6  推送一个项目 309

10.9.7  修改和更新项目 310

10.10  小结 311

第11章  连接设备驱动程序 313

11.1  技术要求 313

11.2  设备驱动程序的作用 314

11.3  字符设备 315

11.4  块设备 317

11.5  网络设备 318

11.6  在运行时查找驱动程序 320

11.6.1  从sysfs中获取信息 322

11.6.2  设备 322

11.6.3  驱动程序 323

11.6.4  块驱动程序 324

11.7  寻找合适的设备驱动程序 325

11.8  用户空间中的设备驱动程序 325

11.8.1  通用输入/输出接口 326

11.8.2  处理来自GPIO的中断 327

11.8.3  LED 329

11.8.4  I2C 330

11.8.5  SPI 332

11.9  编写内核设备驱动程序 333

11.9.1  设计字符设备驱动程序接口 333

11.9.2  对于设备驱动程序的剖析 335

11.9.3  编译内核模块 338

11.9.4  加载内核模块 339

11.10  发现硬件配置 339

11.10.1  设备树 340

11.10.2  平台数据 340

11.10.3  将硬件与设备驱动程序链接在一起 341

11.11  小结 343

11.12  延伸阅读 344

第12章  使用分线板进行原型设计 345

12.1  技术要求 345

12.2  将原理图映射到设备树的源中 346

12.2.1  阅读原理图和数据表 347

12.2.2  在BeagleBone Black上安装Debian 352

12.2.3  启用spidev 353

12.2.4  自定义设备树 359

12.3  使用分线板进行原型设计 367

12.3.1  闭合SPI跳线 368

12.3.2  安装GNSS天线 370

12.3.3  附加SPI接头 370

12.3.4  连接SPI跳线 371

12.4  使用逻辑分析仪探测SPI信号 375

12.4.1  连接逻辑分析仪 376

12.4.2  配置Logic 8 377

12.5  通过SPI接收NMEA消息 383

12.6  小结 387

12.7  延伸阅读 387

第13章  init程序 389

13.1  技术要求 389

13.2  内核引导后的操作 390

13.3  init程序简介 391

13.4  BusyBox init 392

13.4.1  BusyBox init解析 392

13.4.2  Buildroot init脚本 393

13.5  System V init 393

13.5.1  inittab 395

13.5.2  init.d脚本 397

13.5.3  添加新的守护进程 398

13.5.4  启动和停止服务 399

13.6  systemd 400

13.6.1  使用Yocto Project和Buildroot构建systemd 400

13.6.2  关于目标、服务和单元 401

13.6.3  单元 401

13.6.4  服务 402

13.6.5  目标 402

13.6.6  systemd引导系统的方式 403

13.6.7  添加自己的服务 404

13.6.8  添加看门狗 405

13.6.9  对嵌入式Linux的影响 406

13.7  小结 406

13.8  延伸阅读 407

第14章  使用BusyBox runit启动 409

14.1  技术要求 409

14.2  获取BusyBox runit 410

14.3  创建服务目录和文件 416

14.3.1  服务目录布局 417

14.3.2  服务配置 418

14.4  服务监督 425

14.4.1  runsv脚本运行的服务 425

14.4.2  控制服务 427

14.5  服务依赖 429

14.5.1  启动依赖项 429

14.5.2  自定义启动依赖项 431

14.5.3  简单总结 431

14.6  专用服务日志记录 432

14.6.1  专用日志记录器的工作方式 432

14.6.2  向服务中添加专用日志记录 433

14.6.3  日志轮转 434

14.7  发出服务信号 435

14.8  小结 436

14.9  延伸阅读 437

第15章  管理电源 439

15.1  技术要求 439

15.2  测量用电量 440

15.3  调整时钟频率 443

15.3.1  CPUFreq驱动程序 444

15.3.2  使用CPUFreq 446

15.4  选择最佳空闲状态 448

15.4.1  CPUIdle驱动程序 449

15.4.2  无滴答操作 452

15.5  关闭外围设备 452

15.6  使系统进入休眠状态 454

15.6.1  电源状态 454

15.6.2  唤醒事件 455

15.6.3  从实时时钟定时唤醒 456

15.7  小结 458

15.8  延伸阅读 458

第3篇  编写嵌入式应用程序

第16章  打包Python程序 461

16.1  技术要求 461

16.1.1  安装venv 462

16.1.2  安装Docker 462

16.2  追溯Python打包的起源 463

16.2.1  distutils 463

16.2.2  setuptools 463

16.2.3  setup.py 464

16.3  使用pip安装Python包 466

16.3.1  pip和pip3 466

16.3.2  requirements.txt 469

16.4  使用venv管理Python虚拟环境 471

16.4.1  venv 472

16.4.2  创建虚拟环境 473

16.4.3  激活和验证虚拟环境 473

16.4.4  在虚拟环境中安装测试库 474

16.5  使用conda安装预编译的二进制文件 475

16.5.1  环境管理 475

16.5.2  验证根环境 476

16.5.3  创建conda环境 477

16.5.4  包管理 478

16.5.5  导出虚拟环境 479

16.6  使用Docker部署Python应用程序 480

16.6.1  Dockerfile解析 481

16.6.2  构建Docker镜像 483

16.6.3  运行Docker镜像 484

16.6.4  提取Docker镜像 485

16.6.5  发布Docker镜像 485

16.6.6  删除Docker容器 486

16.6.7  删除Docker镜像 487

16.6.8  Docker应用总结 487

16.7  小结 488

16.8  延伸阅读 488

第17章  了解进程和线程 489

17.1  技术要求 489

17.2  进程和线程的抉择 490

17.3  进程 492

17.3.1  创建新进程 492

17.3.2  终止进程 493

17.3.3  运行不同的程序 494

17.3.4  守护进程 497

17.3.5  进程间通信 497

17.3.6  基于消息的IPC 498

17.3.7  UNIX套接字 498

17.3.8  FIFO和命名管道 499

17.3.9  POSIX消息队列 499

17.3.10  基于消息的IPC总结 499

17.3.11  基于共享内存的IPC 500

17.3.12  POSIX共享内存 500

17.4  线程 503

17.4.1  创建一个新线程 503

17.4.2  终止线程 505

17.4.3  用线程编译程序 505

17.4.4  线程间通信 505

17.4.5  互斥锁 506

17.4.6  不断变化的条件 506

17.4.7  进程和线程应用规则 508

17.5  ZeroMQ 509

17.5.1  获取pyzmq 510

17.5.2  进程之间的消息传递 510

17.5.3  进程内的消息传递 512

17.6  调度 514

17.6.1  公平与确定性 514

17.6.2  分时策略 515

17.6.3  nice值 516

17.6.4  实时策略 516

17.6.5  选择策略 517

17.6.6  选择实时优先级 518

17.7  小结 518

17.8  延伸阅读 518

第18章  管理内存 521

18.1  技术要求 521

18.2  虚拟内存基础知识 522

18.3  内核空间内存布局 523

18.3.1  内核日志消息分析 523

18.3.2  内核的内存使用情况 524

18.4  用户空间内存布局 526

18.5  进程内存映射 528

18.6  交换 529

18.6.1  交换的利弊 529

18.6.2  交换到压缩内存 530

18.7  使用mmap映射内存 530

18.7.1  使用mmap分配私有内存 531

18.7.2  使用mmap共享内存 531

18.7.3  使用mmap访问设备内存 532

18.8  应用程序的内存使用情况 532

18.9  每个进程的内存使用情况 533

18.9.1  使用top和ps 534

18.9.2  使用smem 534

18.9.3  其他工具 536

18.10  识别内存泄漏 537

18.10.1  mtrace 537

18.10.2  Valgrind 538

18.11  内存不足 540

18.12  小结 541

18.13  延伸阅读 542

第4篇  调试和优化性能

第19章  使用GDB进行调试 545

19.1  技术要求 545

19.2  GNU调试器 546

19.3  准备调试 547

19.4  调试应用程序 547

19.4.1  使用gdbserver进行远程调试 548

19.4.2  设置Yocto Project以进行远程调试 549

19.4.3  为远程调试设置Buildroot 550

19.5  启动调试 550

19.5.1  连接GDB和gdbserver 550

19.5.2  设置sysroot 551

19.5.3  GDB命令文件 553

19.5.4  GDB命令概述 554

19.5.5  运行到断点 555

19.5.6  用Python扩展GDB 556

19.5.7  构建包含Python支持的GDB 556

19.5.8  使用GDB远程调试bsdiff 559

19.6  本机调试 560

19.6.1  Yocto Project 560

19.6.2  Buildroot 561

19.7  即时调试 561

19.8  调试分叉和线程 562

19.9  核心文件 562

19.9.1  观察核心文件 563

19.9.2  使用GDB查看核心文件 564

19.10  GDB用户界面 565

19.10.1  终端用户界面 565

19.10.2  数据显示调试器 566

19.11  Visual Studio Code 567

19.11.1  安装Visual Studio Code 567

19.11.2  安装工具链 567

19.11.3  安装CMake 569

19.11.4  创建一个Visual Studio Code项目 569

19.11.5  安装Visual Studio Code扩展 569

19.11.6  配置CMake 570

19.11.7  配置项目设置 571

19.11.8  配置远程调试的启动设置 573

19.12  调试内核代码 574

19.12.1  使用kgdb调试内核代码 575

19.12.2  调试会话示例 576

19.12.3  调试早期代码 577

19.12.4  调试模块 578

19.12.5  使用kdb调试内核代码 579

19.12.6  查看内核Oops消息 580

19.12.7  保存Oops消息 583

19.13  小结 584

19.14  延伸阅读 585

第20章  性能分析和跟踪 587

20.1  技术要求 588

20.2  观察者效应 588

20.2.1  关于观察者效应 588

20.2.2  符号表和编译标志 589

20.3  开始性能分析 589

20.4  使用top进行性能分析 590

20.5  穷人的性能分析器 591

20.6  perf简介 592

20.6.1  为perf配置内核 593

20.6.2  使用Yocto Project构建perf 593

20.6.3  使用Buildroot构建perf 594

20.6.4  使用perf进行性能分析 594

20.6.5  调用图 596

20.6.6  perf annotate 597

20.7  跟踪事件 598

20.8  Ftrace简介 599

20.8.1  准备使用Ftrace 599

20.8.2  使用Ftrace 600

20.8.3  动态Ftrace和跟踪过滤器 602

20.8.4  跟踪事件 603

20.9  使用LTTng 604

20.9.1  LTTng和Yocto Project 605

20.9.2  LTTng和Buildroot 605

20.9.3  使用LTTng进行内核跟踪 606

20.10  使用BPF 608

20.10.1  为BPF配置内核 608

20.10.2  使用Buildroot构建BCC工具包 611

20.10.3  使用BPF跟踪工具 612

20.11  使用Valgrind 615

20.11.1  Callgrind 615

20.11.2  Helgrind 616

20.12  使用strace 616

20.13  小结 619

20.14  延伸阅读 619

第21章  实时编程 621

21.1  技术要求 621

21.2  关于实时 622

21.3  识别非确定性的来源 624

21.4  了解调度延迟 625

21.5  内核抢占 626

21.5.1  实时Linux内核（PREEMPT_RT） 627

21.5.2  线程化中断处理程序 628

21.6  可抢占内核锁 630

21.6.1  获取PREEMPT_RT补丁 631

21.6.2  Yocto Project和PREEMPT_RT 632

21.7  高分辨率定时器 632

21.8  避免页面错误 633

21.9  中断屏蔽 634

21.10  测量调度延迟 634

21.10.1  cyclictest 635

21.10.2  使用Ftrace 638

21.10.3  结合cyclictest和Ftrace 639

21.11  小结 640

21.12  延伸阅读 641
内容简介:
《精通嵌入式Linux编程》详细阐述了与嵌入式Linux开发相关的基本解决方案，主要包括初识嵌入式Linux开发、关于工具链、引导加载程序详解、配置和构建内核、构建根文件系统、选择构建系统、使用Yocto进行开发、Yocto技术内幕、创建存储策略、现场更新软件、连接设备驱动程序、使用分线板进行原型设计、init程序、使用BusyBox runit启动、管理电源、打包Python程序、了解进程和线程、管理内存、使用GDB进行调试、性能分析和跟踪、实时编程等内容。此外，本书还提供了相应的示例、代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。本书适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学用书和参考手册。
作者简介:
弗兰克·瓦斯奎兹是一位专注于消费电子产品的独立软件顾问。他在设计和构建嵌入式Linux系统方面拥有十多年的经验。在此期间，他完成了许多设备的开发，包括机架式DSP音频服务器、潜水员手持式声纳摄像机和消费者物联网热点。在成为嵌入式Linux开发工程师之前，Frank曾经是IBM的数据库内核开发人员，他在该公司主要从事DB2方面的工作。他目前住在硅谷。
目录:
第1篇  嵌入式Linux的要素

第1章  初识嵌入式Linux开发 3

1.1  选择Linux的原因 4

1.2  不选择Linux的原因 5

1.3  找到合适的玩家 5

1.4  穿越项目生命周期 7

1.4.1  篇章内容概述 7

1.4.2  嵌入式Linux的4个基本要素 7

1.5  开源的意义 8

1.5.1  开源和免费有区别 8

1.5.2  开源许可机制 8

1.6  为嵌入式Linux开发选择硬件 10

1.7  获取本书所需硬件 11

1.7.1  Raspberry Pi 4 11

1.7.2  BeagleBone Black 12

1.7.3  QEMU 13

1.8  配置开发环境 15

1.9  小结 15

第2章  关于工具链 17

2.1  技术要求 17

2.2  工具链简介 18

2.2.1  工具链的类型 20

2.2.2  CPU架构 21

2.2.3  选择C库 22

2.3  寻找工具链 24

2.4  使用crosstool-NG构建工具链 26

2.4.1  安装crosstool-NG 26

2.4.2  为BeagleBone Black构建工具链 27

2.4.3  为QEMU构建工具链 28

2.5  工具链剖析 29

2.5.1  了解你的交叉编译器 30

2.5.2  sysroot、库和头文件 31

2.5.3  工具链中的其他工具 32

2.5.4  查看C库的组件 33

2.6  与库链接—静态和动态链接 34

2.6.1  静态库 34

2.6.2  共享库 35

2.6.3  了解共享库版本号 36

2.7  交叉编译的技巧 37

2.7.1  相对简单的makefile 38

2.7.2  Autotools 38

2.7.3  编译示例—SQLite 40

2.7.4  包配置 42

2.7.5  交叉编译带来的问题 43

2.7.6  CMake 44

2.8  小结 46

2.9  延伸阅读 46

第3章  引导加载程序详解 47

3.1  技术要求 47

3.2  引导加载程序的作用 48

3.3  引导顺序 48

3.3.1  阶段1—ROM代码 49

3.3.2  阶段2—SPL 51

3.3.3  阶段3—TPL 52

3.4  从引导加载程序转移到内核中 53

3.5  设备树简介 54

3.5.1  有关设备树的基础知识 54

3.5.2  reg属性 55

3.5.3  标签和中断 56

3.5.4  设备树包含文件 57

3.5.5  编译设备树 59

3.6  U-Boot 60

3.6.1  构建U-Boot 60

3.6.2  安装U-Boot 62

3.6.3  使用U-Boot 64

3.6.4  环境变量 65

3.6.5  引导镜像格式 65

3.6.6  加载镜像 67

3.6.7  引导Linux 69

3.6.8  使用U-Boot脚本自动化引导过程 69

3.6.9  将U-Boot移植到新板上 69

3.6.10  与特定开发板相关的文件 71

3.6.11  配置头文件 73

3.6.12  构建和测试 74

3.6.13  Falcon模式 75

3.7  小结 76

第4章  配置和构建内核 77

4.1  技术要求 77

4.2  内核的作用 78

4.3  选择内核 80

4.3.1  内核开发周期 80

4.3.2  稳定和长期支持版本 81

4.3.3  供应商支持 82

4.3.4  许可机制 82

4.4  构建内核 83

4.4.1  获取源 83

4.4.2  了解内核配置—Kconfig 84

4.4.3  使用LOCALVERSION识别内核 88

4.4.4  使用内核模块的时机 89

4.5  编译—Kbuild 90

4.5.1  找出要构建的内核目标 90

4.5.2  构建工件 91

4.5.3  编译设备树 93

4.5.4  编译模块 93

4.5.5  清理内核源 94

4.5.6  为Raspberry Pi 4构建64位内核 94

4.5.7  为BeagleBone Black构建内核 96

4.5.8  为QEMU构建内核 97

4.6  引导内核 97

4.6.1  引导Raspberry Pi 4 97

4.6.2  引导BeagleBone Black 98

4.6.3  引导QEMU 99

4.6.4  内核恐慌 100

4.6.5  早期用户空间 100

4.6.6  内核消息 101

4.6.7  内核命令行 101

4.7  将Linux移植到新板上 102

4.7.1  新的设备树 103

4.7.2  设置开发板的兼容属性 104

4.8  小结 106

4.9  延伸阅读 107

第5章  构建根文件系统 109

5.1  技术要求 110

5.2  根文件系统中应该包含的东西 110

5.3  目录布局 111

5.3.1  暂存目录 112

5.3.2  POSIX文件访问权限 113

5.3.3  暂存目录中的文件所有权权限 115

5.4  根文件系统的程序 115

5.4.1  init程序 115

5.4.2  shell 115

5.4.3  实用程序 116

5.4.4  关于BusyBox 116

5.4.5  构建BusyBox 117

5.4.6  ToyBox—BusyBox的替代品 118

5.5  根文件系统的库 119

5.5.1  选择需要的库 119

5.5.2  通过剥离减小尺寸 120

5.6  设备节点 121

5.7  proc和sysfs文件系统 122

5.7.1  proc和sysfs文件系统的功能 123

5.7.2  挂载文件系统 123

5.7.3  内核模块 124

5.8  将根文件系统传输到目标 124

5.9  创建引导initramfs 125

5.9.1  独立的initramfs 126

5.9.2  引导initramfs 126

5.9.3  使用QEMU引导 126

5.9.4  引导BeagleBone Black 127

5.9.5  挂载proc 127

5.9.6  将initramfs构建到内核镜像中 128

5.9.7  使用设备表构建initramfs 129

5.9.8  旧的initrd格式 130

5.10  init程序 130

5.10.1  BusyBox的init程序 131

5.10.2  启动守护进程 132

5.11  配置用户账户 132

5.11.1  配置账户 132

5.11.2  将用户账户添加到根文件系统中 134

5.12  管理设备节点的更好方法 134

5.12.1  使用devtmpfs的示例 135

5.12.2  使用mdev的示例 135

5.12.3  静态设备节点的优劣 136

5.13  配置网络 136

5.13.1  BusyBox中的网络配置 136

5.13.2  glibc的网络组件 137

5.14  使用设备表创建文件系统镜像 138

5.14.1  安装和使用genext2fs工具 138

5.14.2  引导BeagleBone Black 139

5.15  使用NFS挂载根文件系统 140

5.15.1  使用QEMU进行测试 141

5.15.2  使用BeagleBone Black进行测试 142

5.15.3  文件权限问题 142

5.16  使用TFTP加载内核 143

5.17  小结 144

5.18  延伸阅读 144

第6章  选择构建系统 145

6.1  技术要求 145

6.2  比较构建系统 146

6.3  分发二进制文件 148

6.4  Buildroot简介 148

6.4.1  Buildroot的背景知识 149

6.4.2  稳定版本和长期支持版本 149

6.4.3  安装Buildroot 149

6.4.4  配置Buildroot 150

6.4.5  运行 151

6.4.6  以真实硬件为目标 153

6.4.7  创建自定义BSP 154

6.4.8  U-Boot配置 154

6.4.9  Linux配置 155

6.4.10  构建系统镜像 157

6.4.11  添加自己的代码 159

6.4.12  覆盖层 160

6.4.13  添加包 160

6.4.14  许可合规性 162

6.5  Yocto Project简介 162

6.5.1  Yocto Project的背景知识 163

6.5.2  稳定版本和支持 164

6.5.3  安装Yocto Project 165

6.5.4  配置 165

6.5.5  构建 166

6.5.6  运行QEMU目标 167

6.5.7  元层 167

6.5.8  BitBake和配方 170

6.5.9  通过local.conf自定义镜像 172

6.5.10  编写镜像配方 173

6.5.11  创建SDK 174

6.5.12  许可证审核 176

6.6  小结 176

6.7  延伸阅读 177

第7章  使用Yocto进行开发 179

7.1  技术要求 179

7.2  在现有BSP之上构建镜像 180

7.2.1  构建现有的BSP 180

7.2.2  控制Wi-Fi 186

7.2.3  控制蓝牙 189

7.2.4  添加自定义层 192

7.3  使用devtool捕获更改 195

7.3.1  开发工作流程 195

7.3.2  创建新配方 197

7.3.3  修改由配方构建的源 198

7.3.4  将配方升级到较新版本 200

7.4  构建自己的发行版 203

7.4.1  推出发行版的合适时机 203

7.4.2  创建一个新的发行层 203

7.4.3  配置发行版 204

7.4.4  向发行版添加更多配方 205

7.4.5  运行时包管理 205

7.5  配置远程包服务器 207

7.5.1  配置包服务器 207

7.5.2  配置目标客户端 208

7.6  小结 209

7.7  延伸阅读 209

第8章  Yocto技术内幕 211

8.1  技术要求 211

8.2  Yocto架构和工作流程分解 212

8.2.1  元数据 214

8.2.2  构建任务 215

8.2.3  镜像生成 217

8.3  将元数据分层 218

8.4  构建失败故障排除 220

8.4.1  隔离错误 220

8.4.2  检查和转储环境值 221

8.4.3  读取任务日志 222

8.4.4  添加更多日志记录 222

8.4.5  从devshell中运行命令 223

8.4.6  查看包的依赖关系 224

8.5  了解BitBake语法和语义 225

8.5.1  任务 225

8.5.2  依赖项 226

8.5.3  任务间依赖项 226

8.5.4  构建时依赖项 226

8.5.5  运行时依赖项 227

8.5.6  变量 228

8.5.7  赋值和扩展 228

8.5.8  附加和前置 229

8.5.9  覆盖 229

8.5.10  内联Python 230

8.5.11  函数 231

8.5.12  shell 231

8.5.13  Python 231

8.5.14  纯Python函数 232

8.5.15  BitBake风格的Python函数 232

8.5.16  匿名Python函数 233

8.5.17  RDEPENDS 234

8.6  小结 235

8.7  延伸阅读 235

第2篇  系统架构和设计决策

第9章  创建存储策略 239

9.1  技术要求 239

9.2  存储选项 240

9.2.1  NOR闪存 241

9.2.2  NAND闪存 241

9.2.3  托管闪存 243

9.2.4  多媒体卡和安全数字卡 244

9.2.5  eMMC 245

9.2.6  其他类型的托管闪存 245

9.3  从引导加载程序中访问闪存 245

9.3.1  U-Boot和NOR闪存 246

9.3.2  U-Boot和NAND闪存 246

9.3.3  U-Boot和MMC、SD和eMMC 246

9.4  从Linux中访问闪存 247

9.4.1  内存技术设备子系统 247

9.4.2  MTD分区 248

9.4.3  MTD设备驱动程序 251

9.4.4  MTD字符设备 251

9.4.5  MTD块设备mtdblock 252

9.4.6  将内核错误记录到MTD上 253

9.4.7  模拟NAND存储器 253

9.4.8  MMC块驱动程序 253

9.5  闪存文件系统 254

9.5.1  闪存转换层的特点 254

9.5.2  闪存转换层的部署方式 255

9.6  NOR和NAND闪存的文件系统 255

9.6.1  JFFS2 256

9.6.2  摘要节点 257

9.6.3  干净标记 257

9.6.4  创建JFFS2文件系统 257

9.6.5  YAFFS2 258

9.6.6  创建YAFFS2文件系统 259

9.6.7  UBI和UBIFS 260

9.6.8  UBI 260

9.6.9  UBIFS 263

9.7  托管闪存的文件系统 264

9.7.1  Flashbench 265

9.7.2  丢弃和修剪 266

9.7.3  Ext4 267

9.7.4  F2FS 268

9.7.5  FAT16/32 268

9.8  只读压缩文件系统 269

9.8.1  SquashFS 269

9.8.2  在NAND闪存上使用SquashFS 269

9.9  临时文件系统 270

9.10  将根文件系统设为只读 271

9.11  文件系统选择 272

9.12  小结 273

9.13  延伸阅读 273

第10章  现场更新软件 275

10.1  技术要求 275

10.2  启动更新的方法 276

10.3  更新的内容 276

10.3.1  引导加载程序 277

10.3.2  内核 277

10.3.3  根文件系统 278

10.3.4  系统应用程序 278

10.3.5  与特定设备相关的数据 278

10.3.6  需要更新的组件 279

10.4  有关软件更新的基础知识 279

10.4.1  使更新稳定可靠 279

10.4.2  使更新不受故障影响 280

10.4.3  确保更新安全 282

10.5  更新机制的类型 283

10.5.1  对称镜像更新 283

10.5.2  非对称镜像更新 285

10.5.3  原子文件更新 286

10.6  OTA更新 288

10.7  使用Mender进行本地更新 288

10.7.1  构建Mender客户端 289

10.7.2  安装更新 291

10.8  使用Mender进行OTA更新 294

10.8.1  设置更新服务器 294

10.8.2  上传工件 297

10.8.3  部署更新 299

10.9  使用balena进行本地更新 301

10.9.1  创建一个账户 302

10.9.2  创建应用程序 303

10.9.3  添加设备 304

10.9.4  启用本地模式 306

10.9.5  安装CLI 307

10.9.6  推送一个项目 309

10.9.7  修改和更新项目 310

10.10  小结 311

第11章  连接设备驱动程序 313

11.1  技术要求 313

11.2  设备驱动程序的作用 314

11.3  字符设备 315

11.4  块设备 317

11.5  网络设备 318

11.6  在运行时查找驱动程序 320

11.6.1  从sysfs中获取信息 322

11.6.2  设备 322

11.6.3  驱动程序 323

11.6.4  块驱动程序 324

11.7  寻找合适的设备驱动程序 325

11.8  用户空间中的设备驱动程序 325

11.8.1  通用输入/输出接口 326

11.8.2  处理来自GPIO的中断 327

11.8.3  LED 329

11.8.4  I2C 330

11.8.5  SPI 332

11.9  编写内核设备驱动程序 333

11.9.1  设计字符设备驱动程序接口 333

11.9.2  对于设备驱动程序的剖析 335

11.9.3  编译内核模块 338

11.9.4  加载内核模块 339

11.10  发现硬件配置 339

11.10.1  设备树 340

11.10.2  平台数据 340

11.10.3  将硬件与设备驱动程序链接在一起 341

11.11  小结 343

11.12  延伸阅读 344

第12章  使用分线板进行原型设计 345

12.1  技术要求 345

12.2  将原理图映射到设备树的源中 346

12.2.1  阅读原理图和数据表 347

12.2.2  在BeagleBone Black上安装Debian 352

12.2.3  启用spidev 353

12.2.4  自定义设备树 359

12.3  使用分线板进行原型设计 367

12.3.1  闭合SPI跳线 368

12.3.2  安装GNSS天线 370

12.3.3  附加SPI接头 370

12.3.4  连接SPI跳线 371

12.4  使用逻辑分析仪探测SPI信号 375

12.4.1  连接逻辑分析仪 376

12.4.2  配置Logic 8 377

12.5  通过SPI接收NMEA消息 383

12.6  小结 387

12.7  延伸阅读 387

第13章  init程序 389

13.1  技术要求 389

13.2  内核引导后的操作 390

13.3  init程序简介 391

13.4  BusyBox init 392

13.4.1  BusyBox init解析 392

13.4.2  Buildroot init脚本 393

13.5  System V init 393

13.5.1  inittab 395

13.5.2  init.d脚本 397

13.5.3  添加新的守护进程 398

13.5.4  启动和停止服务 399

13.6  systemd 400

13.6.1  使用Yocto Project和Buildroot构建systemd 400

13.6.2  关于目标、服务和单元 401

13.6.3  单元 401

13.6.4  服务 402

13.6.5  目标 402

13.6.6  systemd引导系统的方式 403

13.6.7  添加自己的服务 404

13.6.8  添加看门狗 405

13.6.9  对嵌入式Linux的影响 406

13.7  小结 406

13.8  延伸阅读 407

第14章  使用BusyBox runit启动 409

14.1  技术要求 409

14.2  获取BusyBox runit 410

14.3  创建服务目录和文件 416

14.3.1  服务目录布局 417

14.3.2  服务配置 418

14.4  服务监督 425

14.4.1  runsv脚本运行的服务 425

14.4.2  控制服务 427

14.5  服务依赖 429

14.5.1  启动依赖项 429

14.5.2  自定义启动依赖项 431

14.5.3  简单总结 431

14.6  专用服务日志记录 432

14.6.1  专用日志记录器的工作方式 432

14.6.2  向服务中添加专用日志记录 433

14.6.3  日志轮转 434

14.7  发出服务信号 435

14.8  小结 436

14.9  延伸阅读 437

第15章  管理电源 439

15.1  技术要求 439

15.2  测量用电量 440

15.3  调整时钟频率 443

15.3.1  CPUFreq驱动程序 444

15.3.2  使用CPUFreq 446

15.4  选择最佳空闲状态 448

15.4.1  CPUIdle驱动程序 449

15.4.2  无滴答操作 452

15.5  关闭外围设备 452

15.6  使系统进入休眠状态 454

15.6.1  电源状态 454

15.6.2  唤醒事件 455

15.6.3  从实时时钟定时唤醒 456

15.7  小结 458

15.8  延伸阅读 458

第3篇  编写嵌入式应用程序

第16章  打包Python程序 461

16.1  技术要求 461

16.1.1  安装venv 462

16.1.2  安装Docker 462

16.2  追溯Python打包的起源 463

16.2.1  distutils 463

16.2.2  setuptools 463

16.2.3  setup.py 464

16.3  使用pip安装Python包 466

16.3.1  pip和pip3 466

16.3.2  requirements.txt 469

16.4  使用venv管理Python虚拟环境 471

16.4.1  venv 472

16.4.2  创建虚拟环境 473

16.4.3  激活和验证虚拟环境 473

16.4.4  在虚拟环境中安装测试库 474

16.5  使用conda安装预编译的二进制文件 475

16.5.1  环境管理 475

16.5.2  验证根环境 476

16.5.3  创建conda环境 477

16.5.4  包管理 478

16.5.5  导出虚拟环境 479

16.6  使用Docker部署Python应用程序 480

16.6.1  Dockerfile解析 481

16.6.2  构建Docker镜像 483

16.6.3  运行Docker镜像 484

16.6.4  提取Docker镜像 485

16.6.5  发布Docker镜像 485

16.6.6  删除Docker容器 486

16.6.7  删除Docker镜像 487

16.6.8  Docker应用总结 487

16.7  小结 488

16.8  延伸阅读 488

第17章  了解进程和线程 489

17.1  技术要求 489

17.2  进程和线程的抉择 490

17.3  进程 492

17.3.1  创建新进程 492

17.3.2  终止进程 493

17.3.3  运行不同的程序 494

17.3.4  守护进程 497

17.3.5  进程间通信 497

17.3.6  基于消息的IPC 498

17.3.7  UNIX套接字 498

17.3.8  FIFO和命名管道 499

17.3.9  POSIX消息队列 499

17.3.10  基于消息的IPC总结 499

17.3.11  基于共享内存的IPC 500

17.3.12  POSIX共享内存 500

17.4  线程 503

17.4.1  创建一个新线程 503

17.4.2  终止线程 505

17.4.3  用线程编译程序 505

17.4.4  线程间通信 505

17.4.5  互斥锁 506

17.4.6  不断变化的条件 506

17.4.7  进程和线程应用规则 508

17.5  ZeroMQ 509

17.5.1  获取pyzmq 510

17.5.2  进程之间的消息传递 510

17.5.3  进程内的消息传递 512

17.6  调度 514

17.6.1  公平与确定性 514

17.6.2  分时策略 515

17.6.3  nice值 516

17.6.4  实时策略 516

17.6.5  选择策略 517

17.6.6  选择实时优先级 518

17.7  小结 518

17.8  延伸阅读 518

第18章  管理内存 521

18.1  技术要求 521

18.2  虚拟内存基础知识 522

18.3  内核空间内存布局 523

18.3.1  内核日志消息分析 523

18.3.2  内核的内存使用情况 524

18.4  用户空间内存布局 526

18.5  进程内存映射 528

18.6  交换 529

18.6.1  交换的利弊 529

18.6.2  交换到压缩内存 530

18.7  使用mmap映射内存 530

18.7.1  使用mmap分配私有内存 531

18.7.2  使用mmap共享内存 531

18.7.3  使用mmap访问设备内存 532

18.8  应用程序的内存使用情况 532

18.9  每个进程的内存使用情况 533

18.9.1  使用top和ps 534

18.9.2  使用smem 534

18.9.3  其他工具 536

18.10  识别内存泄漏 537

18.10.1  mtrace 537

18.10.2  Valgrind 538

18.11  内存不足 540

18.12  小结 541

18.13  延伸阅读 542

第4篇  调试和优化性能

第19章  使用GDB进行调试 545

19.1  技术要求 545

19.2  GNU调试器 546

19.3  准备调试 547

19.4  调试应用程序 547

19.4.1  使用gdbserver进行远程调试 548

19.4.2  设置Yocto Project以进行远程调试 549

19.4.3  为远程调试设置Buildroot 550

19.5  启动调试 550

19.5.1  连接GDB和gdbserver 550

19.5.2  设置sysroot 551

19.5.3  GDB命令文件 553

19.5.4  GDB命令概述 554

19.5.5  运行到断点 555

19.5.6  用Python扩展GDB 556

19.5.7  构建包含Python支持的GDB 556

19.5.8  使用GDB远程调试bsdiff 559

19.6  本机调试 560

19.6.1  Yocto Project 560

19.6.2  Buildroot 561

19.7  即时调试 561

19.8  调试分叉和线程 562

19.9  核心文件 562

19.9.1  观察核心文件 563

19.9.2  使用GDB查看核心文件 564

19.10  GDB用户界面 565

19.10.1  终端用户界面 565

19.10.2  数据显示调试器 566

19.11  Visual Studio Code 567

19.11.1  安装Visual Studio Code 567

19.11.2  安装工具链 567

19.11.3  安装CMake 569

19.11.4  创建一个Visual Studio Code项目 569

19.11.5  安装Visual Studio Code扩展 569

19.11.6  配置CMake 570

19.11.7  配置项目设置 571

19.11.8  配置远程调试的启动设置 573

19.12  调试内核代码 574

19.12.1  使用kgdb调试内核代码 575

19.12.2  调试会话示例 576

19.12.3  调试早期代码 577

19.12.4  调试模块 578

19.12.5  使用kdb调试内核代码 579

19.12.6  查看内核Oops消息 580

19.12.7  保存Oops消息 583

19.13  小结 584

19.14  延伸阅读 585

第20章  性能分析和跟踪 587

20.1  技术要求 588

20.2  观察者效应 588

20.2.1  关于观察者效应 588

20.2.2  符号表和编译标志 589

20.3  开始性能分析 589

20.4  使用top进行性能分析 590

20.5  穷人的性能分析器 591

20.6  perf简介 592

20.6.1  为perf配置内核 593

20.6.2  使用Yocto Project构建perf 593

20.6.3  使用Buildroot构建perf 594

20.6.4  使用perf进行性能分析 594

20.6.5  调用图 596

20.6.6  perf annotate 597

20.7  跟踪事件 598

20.8  Ftrace简介 599

20.8.1  准备使用Ftrace 599

20.8.2  使用Ftrace 600

20.8.3  动态Ftrace和跟踪过滤器 602

20.8.4  跟踪事件 603

20.9  使用LTTng 604

20.9.1  LTTng和Yocto Project 605

20.9.2  LTTng和Buildroot 605

20.9.3  使用LTTng进行内核跟踪 606

20.10  使用BPF 608

20.10.1  为BPF配置内核 608

20.10.2  使用Buildroot构建BCC工具包 611

20.10.3  使用BPF跟踪工具 612

20.11  使用Valgrind 615

20.11.1  Callgrind 615

20.11.2  Helgrind 616

20.12  使用strace 616

20.13  小结 619

20.14  延伸阅读 619

第21章  实时编程 621

21.1  技术要求 621

21.2  关于实时 622

21.3  识别非确定性的来源 624

21.4  了解调度延迟 625

21.5  内核抢占 626

21.5.1  实时Linux内核（PREEMPT_RT） 627

21.5.2  线程化中断处理程序 628

21.6  可抢占内核锁 630

21.6.1  获取PREEMPT_RT补丁 631

21.6.2  Yocto Project和PREEMPT_RT 632

21.7  高分辨率定时器 632

21.8  避免页面错误 633

21.9  中断屏蔽 634

21.10  测量调度延迟 634

21.10.1  cyclictest 635

21.10.2  使用Ftrace 638

21.10.3  结合cyclictest和Ftrace 639

21.11  小结 640

21.12  延伸阅读 641

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精通嵌入式Linux编程

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