Orientador Informal. Co-orientador(es) Informal(is)

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RELAT ´ORIO FINAL DE TRABALHO DE CONCLUS ˜AO DE CURSO Discente: Lu´ıs Gustavo Spern Barreto

Curso: Análise e Desenvolvimento de Sistemas E-mail: gustavosbarreto@gmail.com Endereço: Rua Três, 490 - Pestano - Pelotas - RS

CEP: 96071-310 Fone(s): (53) 9139-7171

T´ıtulo

StandaloneApp - Uma distribuic¸˜ao Linux para Sistemas Embarcados

Orientador Informal

Prof. Me. Angelo Gonc¸alves da Luz

Co-orientador(es) Informal(is)

Prof. Esp. Gladimir Ceroni Catarino

INTRODUC¸ ˜AO

A maioria das aplicações para sistemas embarcados existentes hoje em dia funcionam em ambientes baseados no sistema operacional Windows, da Microsoft, que é um software proprietário onde é necessário adquirir uma licença para utiliza-lo, aumentando assim o custo final da solução a ser empregada.

Além disso, o Windows é um sistema operacional voltado para uso em computadores pessoais com diversos aplicativos para uso cotidiano do computador como editor de texto, editor de imagem, reprodutor de música e v´ıdeo, entre outros. Tal gama de aplicativos tem um empacto significativo no uso dos recursos computacionais como armazenamento em disco e uso de memória RAM, aumentando ainda mais o custo da solução, já que esses aplicativos não são necessários na maioria das soluções para sistemas embarcados.

Um sistema operacional embarcado tem como principal caracter´ıstica a execução de uma única aplicação em um ambiente restrito, aonde o usuário não consegue acessar outras funções básicas contidas em um sistema operacional baseado em Windows, como executar outros aplicativos, navegar no sistema de arquivos, fechar ou minimizar aplicativos.

Este presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma distribuição Linux para sistemas embarcados e uma plataforma de gerenciamento remoto e implantação de aplicativos nos dispositivos instalados com a distribuição StandaloneApp.

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Os objetivos espec´ıficos deste trabalho s˜ao: • Analisar os requisitos;

• Verificar a existˆencia de sistemas similares;

• Pesquisar as diferentes partes que compõem um sistema operacional Linux; • Identificar o protocolo de comunicação entre processos mais adequado a solução; • Elaborar o banco de dados para a plataforma de gerenciamento remoto;

• Desenvolver o instalador para a distribuic¸˜ao;

• Construir a distribuic¸˜ao utilizando a ferramenta Live Build;

• Incluir na distribuição o serviço de comunição entre o sistema operacional e a plataforma de gerenciamento remoto;

• Desenvolver um browser baseado em WebKit para carregar aplicac¸˜oes feitas em HTML; • Desenvolver o Web Service da plataforma de gerenciamento remoto;

• Criar a interface Web para a plataforma de gerenciamento remoto; • Gerar uma imagem ISO de instalação da distribuição.

REFERENCIAL TE ´ORICO / ESTADO DA ARTE

Durante a concepção e desenvolvimento deste trabalho foi realizada uma pesquisa para descobrir sistemas si-milares a proposta do mesmo. Concluiu-se que o sistema que mais assemelha-se a proposta é o Resion.io que é um sistema operacional para placas embarcadas como Raspberry Pi e Beaglebone que são arquiteturas ARM, enquanto o trabalho proposto visa suportar somente a plataforma x86.

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Figura 1: Vis˜ao geral da plataforma Resion.io [Team 2014].

Enquanto a plataforma do Resion.io utiliza-se da integração com um servidor de controle de versão (GIT) para gerenciar a implantação de aplicativos nos dispositivos, a plataforma do StandaloneApp faz uso de uma interface Web para esta finalidade, tornando assim esse processo menos complicado de ser executado. A figura 2 apresenta uma visão geral da plataforma do StandaloneApp.

Figura 2: Vis˜ao Geral da Plataforma.

Os seguintes temas e tecnologias estão envolvidos no desenvolvimento deste trabalho: Linux, que é base da distruição StandaloneApp, Live Build que foi utilizado para gerar a distribuição, conceitos de Sistemas Embar-cados, arquitetura baseada em Microservices na plataforma Web utilizando JSON-RPC transportado por meio de Websockets para comunicação dos serviços.

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Linux

O Linux é um sistema operacional de código aberto [Organization 2015] criado por Linus Torvalds [Torvalds 1991]. Atualmente é mantido por milhares de programadores de todo o mundo e grandes empresas de tecnologia como IBM, HP, Google e Oracle.

Live Build

O Live Build é uma ferramenta criada pelo Projeto Debian para geração de distribuições Linux [Project 2013]. Essa ferramenta contém uma série de scripts que utilizam configurações para automatizar e configurar todos os aspectos da construção de uma distribuição.

Sistemas Embarcados

Sistemas operacionais embarcados s˜ao sistemas dedicados a tarefas espec´ıficas [White 2011], o que os difere dos sistemas operacionais convencionais para computadores pessoais, podendo assim reduzir custos com recursos computacionais. [Ganssle 2012]

Microservices

Microservices é um estilo de arquitetura de software [Fowler 2014]. Diferentemente de um software monol´ıtico onde toda a aplicação é executada em único processo, a arquitetura baseada em Microservices tem como prin-cipal caracter´ıstica a separação da aplicação em vários processos separados, trocando informações entre s´ı utili-zando um mecanismo leve de comunicação entre processos como JSON-RPC.

JSON-RPC

JSON-RPC é um protocolo similar ao XML-RPC para chamada de procedimento remoto codificado em JSON (JavaScript Object Notation). Sua principal diferença do XML-RPC/SOAP é que ele permite comunicação bidirecional entre o servidor e cliente, onde cada um pode chamar procedimentos da outra ponta ou enviar notificações. [JSON-RPC.org 2012]

Websocket

O Websocket é um protocolo para comunicação bidirecional sobre um socket do tipo Transmission Control Protocol (TCP) [Foundation 2011], ou seja, é apenas uma camada sobre um socket TCP, ficando na camada de aplicação a responsabilidade de organizar as informações que são trocadas entre o cliente e o servidor, assim como o HTTP é utilizado sobre o protocolo TCP. Originalmente concebido para comunicação entre o servidor e cliente em aplicações Web, seu uso estendeu-se para as mais variadas aplicações que necessitam de um protocolo para comunicação entre processos.

PROJETO DE SISTEMA

O Projeto de Sistema apresenta o diagrama de Caso de Uso gerado a partir da observação dos requisitos funcio-nais e não funciofuncio-nais, bem como algumas telas da plataforma Web.

Diagrama de Caso de Uso

O Diagrama de Caso de Uso (Figura 3) detalha a interação do Usuário e o Administrador com a plataforma Web e a distribuição.

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Figura 3: Diagrama de Caso de Uso.

Tela de login da plataforma Web

A Figura 4 mostra a tela de login da plataforma Web. O login é necessário para gerenciar os dispositivos e implantar aplicações.

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Tela de aplicac¸˜oes da plataforma Web

A Figura 5 mostra a tela das aplicações dispon´ıveis para implantação nos dispositivos. Uma nova aplicação pode ser enviada através do botão Upload New Application.

Figura 5: Tela de aplicac¸˜oes da plataforma Web.

LEVANTAMENTO DE REQUISITOS

A técnica utilizada para fazer o levantamento de requisitos do sistema foi a observação.

REQUISITOS FUNCIONAIS / N ˜AO FUNCIONAIS

Os requisitos funcionais e não funcionais do presente trabalho são: • A distribuição deve suportar a instalação por USB ou CD-ROM

• A distruibuição deve executar uma única aplicação definida pela plataforma de gerenciamento remoto; • A distribuição deve oferecer um ambiente gráfico que não permita que o usuário execute outra aplicação a

n˜ao ser a definida pela plataforma de gerenciamento remoto;

• O ambiente gráfico da distribuição não deve permitir que o usuário altere qualquer configuração do sistema operacional instalado, como configurações de rede, volume de som, mapa de teclas, aceleração do mouse, entre outros;

• A distruição deve suportar a execução de aplicações feitas em Java ou HTML

• A interface Web da plataforma de gerenciamento remoto deve ser compat´ıvel com os navegadores Chrome e Firefox;

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• O instalador da distribuição deve funcionar de forma automatizada, ou seja, sem intervenção do usuário; • A comunicação entre o serviço de comunicação do sistema operacional e plataforma de gerenciamento

remoto deve ser criptografado;

• O sistema operacional deve funcionar em modo live, ou seja, alterac¸˜oes feitas em arquivos do sistema devem ser descartadas ao desligar ou reiniciar o computador;

• A distribuição deve tentar obter um endereço de IP na rede automaticamente;

• O sistema de geração da distribuição deve ser executado em um ambiente paravirtualizado, evitando assim a contaminação do sistema host com bibliotecas de compilação;

• O acesso a interface Web da plataforma de gerenciamento remoto deve ser protegido com login; • A interface Web da plataforma de gerenciamento remoto deve exibir uma lista com os computadores

instalados com a distribuic¸˜ao StandaloneApp;

• A interface Web da platforma de gerenciamento remoto deve suportar o upload de aplicações para serem implantadas automaticamente nos computadores instalados com a distribuição StandaloneApp;

• A interface Web da plataforma de gerenciamento remoto deve permitir a configuração o desligamento programado de um ou mais computadores instalados com a distribuição StandaloneApp;

• A interface Web da plataforma de gerenciamento remoto deve permitir travar o acesso a um ou mais computadores instalados com a distribuic¸˜ao StandaloneApp.

CRONOGRAMA

Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Elaborar proposta

Levantar requisitos

Modelar banco de dados

Elaborar telas

Criar um container de compilac¸˜ao

Desenvolver o serviço de comunicação do SO

Desenvolver o Web Service

Escrever Relat´orio Final

Desenvolver a interface Web da plataforma

Construir a distribuic¸˜ao

Desenvolver o instalador

Gerar o ISO de instalac¸˜ao

Escrever Artigo

Correc¸˜ao e testes

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Referˆencias

[Foundation 2011] Foundation, M. (2011). Websockets - mdn. Dispon´ıvel em: https://developer.mozilla.org/en/WebSockets. Acesso em: 19/06/2015. [Fowler 2014] Fowler, M. (2014). Microservices. Dispon´ıvel em:

http://martinfowler.com/articles/microservices.html. Acesso em: 22/06/2015.

[Ganssle 2012] Ganssle, J. (2012). The Art of Programming Embedded Systems. Elsevier, 1st edition. [JSON-RPC.org 2012] JSON-RPC.org (2012). specification - json-rpc - trac. Dispon´ıvel em:

http://json-rpc.org/wiki/specification. Acesso em: 21/06/2015.

[Organization 2015] Organization, L. K. (2015). Is linux kernel free software? Dispon´ıvel em: https://www.kernel.org/category/faq.html. Acesso em: 20/06/2015.

[Project 2013] Project, D. L. (2013). Debian live manual. Dispon´ıvel em:

http://live.debian.net/manual/3.x/html/live-manual/toc.en.html. Acesso em: 22/06/2015.

[Team 2014] Team, R. (2014). How it works? — resin.io. Dispon´ıvel em: https://resin.io/how-it-works/. Acesso em: 20/06/2015.

[Torvalds 1991] Torvalds, L. B. (1991). What would you like to see most in minix? Dispon´ıvel em: https://groups.google.com/forum/#!msg/comp.os.minix/dlNtH7RRrGA/SwRavCzVE7gJ. Acesso em: 18/06/2015.

[White 2011] White, E. (2011). Making Embedded Systems: Design Patterns for Great Software. O’Reilly Media, Inc., 1st edition.