OpenHarmony Docker移植实践

Docker简介

从操作系统诞生之日起，虚拟化技术就不断的演进与发展，结合目前云原生的发展态势，容器无疑是其中的重要一环。

Docker是一个开源的软件项目，可以在Linux操作系统上提供一层额外的抽象，让用户程序部署在一个相对隔离的运行环境，并提供自动管理机制。

需要额外指出的是，Docker并不等于容器（containers），Docker只是容器的一种，其他种类的容器还有Kata container，Rocket container等。

编译环境搭建

准备一个可以运行Docker的虚拟机操作系统，推荐ubuntu或者openEuler的发行版。

搭建环境[1]：在ubuntu虚拟机上执行以下步骤，下载OpenAtom OpenHarmony（简称“OpenHarmony”）的源码并部署Docker编译环境。

1、安装gitee repo工具[2]

mkdir ~/bin
curl https://gitee.com/oschina/repo/raw/fork_flow/repo-py3 -o ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo
pip3 install -i https://repo.huaweicloud.com/repository/pypi/simple requests

2、获取OpenHarmony源码

（1）在ubuntu虚拟机上创建源码目录：

mkdir /home/openharmony
cd /home/openharmory

（2）使用repo命令获取OpenHarmony v3.2 release源码：

repo init -u git@gitee.com:openharmony/manifest.git -b OpenHarmony-3.2-Release --no-repo-verify
repo sync -c
repo forall -c 'git lfs pull'

以上步骤完成后，可以获取到OpenHarmony编译所需的完整的源码，代码目录结构如下图所示：

3、获取Docker编译环境

独立Docker编译环境，适用于编译轻量和小型系统/标准系统.[3]

（1）获取OpenHarmony Docker编译镜像

docker pull swr.cn-south-1.myhuaweicloud.com/openharmony-docker/openharmony-docker:1.0.0

此Docker编译环境较大，请耐心等待下载完成。

（2）进入源码根目录，启动并进入Docker编译环境。执行以下命令：

cd /home/openharmory
docker run --name ohos_build -it -v $(pwd):/home/openharmony swr.cn-south-1.myhuaweicloud.com/openharmony-docker/openharmony-docker:1.0.0

命令参数说明：

-v X:Y 将宿主机的X目录挂载到容器的Y目录下。

将当前源码所在目录，挂载到容器编译环境的/home/openharmony目录下。

（3）安装编译依赖

通过步骤（2）进入容器的shell后，切换到/home/openharmony路径，执行脚本下载OpenHarmony编译所依赖的组件：

cd /home/openharmony
./build/prebuilts_download.sh

此处需要下载的编译依赖较多，请耐心等待下载完成。

至此OpenHarmony Docker编译环境准备完毕，在执行编译动作之前，需要完成OpenHarmony kernel特性的修改，否则Docker无法在OpenHarmony系统上正常运行。

kernel配置修改

如何判断源码使用默认配置编译后生成的kernel是否满足Docker的运行依赖呢？开源社区存在检查工具，可以帮助我们完成这个任务，大家可以自行获取此工具[4] 。

在此我们直接进入kernel配置的修改环节。

1、修改OpenHarmony kernel配置文件，开启Docker运行所依赖的内核功能。

需要修改的配置文件位置如下：

kernel/linux/config/linux-5.10/arch/arm64/configs/rk3568_standard_defconfig

针对kernel特性的修改，主要是开启OpenHarmony内核中namespace、cgroup、network、overlay filesystem等功能。在配置文件的末尾追加以下内容：

# add for Docker
CONFIG_POSIX_MQUEUE=y
CONFIG_SCHED_WALT=y
CONFIG_PSI=y
CONFIG_PAGE_COUNTER=y
CONFIG_CGROUP_BPF=y
CONFIG_MEMCG_KMEM=y
CONFIG_MEMCG_SWAP_ENABLED=y
CONFIG_BLK_CGROUP=y
CONFIG_BLK_DEV_THROTTLING=y
CONFIG_RT_GROUP_SCHED=y
CONFIG_CGROUP_PIDS=y
CONFIG_CGROUP_HUGETLB=y
CONFIG_CGROUP_PERF=y
CONFIG_NET_CLS_CGROUP=y
CONFIG_BPF_SYSCALL=y
CONFIG_BINFMT_MISC=y
CONFIG_TLS=y
CONFIG_IP_MULTIPLE_TABLES=y
CONFIG_IP_MROUTE_MULTIPLE_TABLES=y
CONFIG_INET_ESP=y
CONFIG_IPV6_MIP6=y
CONFIG_IPV6_MULTIPLE_TABLES=y
CONFIG_IPV6_MROUTE=y
CONFIG_IPV6_MROUTE_MULTIPLE_TABLES=y
CONFIG_NF_CONNTRACK=y
CONFIG_NETFILTER_XT_MARK=y
CONFIG_NETFILTER_XT_SET=y
CONFIG_NETFILTER_XT_TARGET_CHECKSUM=y
CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_ADDRTYPE=y
CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_CONNTRACK=y
CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_IPVS=y
CONFIG_NETFILTER_XT_MATCH_CGROUP=y
CONFIG_IP_SET=y
CONFIG_IP_SET_HASH_IP=y
CONFIG_IP_SET_HASH_NET=y
CONFIG_IP_VS=y
CONFIG_IP_VS_NFCT=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_TCP=y
CONFIG_IP_VS_PROTO_UDP=y
CONFIG_IP_VS_RR=y
CONFIG_IP_VS_WRR=y
CONFIG_IP_VS_SH=y
CONFIG_IP_NF_MATCH_STATE=y
CONFIG_IP_NF_MATCH_LIMIT=y
CONFIG_IP_NF_TARGET_LOG=y
CONFIG_NF_NAT=y
CONFIG_IP_NF_FTP=y
CONFIG_IP_NF_TARGET_REDIRECT=y
CONFIG_IP_NF_CONNTRACK=y
CONFIG_IP_NF_IRC=y
CONFIG_IP_NF_NAT=y
CONFIG_IP_NF_FILTER=y
CONFIG_IP_NF_TARGET_MASQUERADE=y
CONFIG_BRIDGE=y
CONFIG_BRIDGE_NETFILTER=y
CONFIG_CGROUP_NET_PRIO=y
CONFIG_STREAM_PARSER=y
CONFIG_DRIVERS_HDF_LIGHT=y
CONFIG_HYPERHOLD=y
CONFIG_HYPERHOLD_DEBUG=y
CONFIG_HYPERHOLD_ZSWAPD=y
CONFIG_HYPERHOLD_FILE_LRU=y
CONFIG_HYPERHOLD_MEMCG=y
CONFIG_ZRAM_GROUP=y
CONFIG_ZRAM_GROUP_DEBUG=y
CONFIG_ZLIST_DEBUG=y
CONFIG_ZRAM_GROUP_WRITEBACK=y
CONFIG_REGMAP_SPI=y
CONFIG_MACVLAN=y
CONFIG_VXLAN=y
CONFIG_AUFS_FS=y
CONFIG_VETH=y
CONFIG_DRM_DW_HDMI_I2S_AUDIO=y
CONFIG_SND_TIMER=y
CONFIG_SND_PCM=y
CONFIG_SND_PCM_ELD=y
CONFIG_SND_PCM_IEC958=y
CONFIG_SND_DMAENGINE_PCM=y
CONFIG_SND_HWDEP=y
CONFIG_SND_SEQ_DEVICE=y
CONFIG_SND_RAWMIDI=y
CONFIG_SND_JACK=y
CONFIG_SND_JACK_INPUT_DEV=y
CONFIG_SND_PCM_TIMER=y
CONFIG_SND_HRTIMER=y
CONFIG_SND_DYNAMIC_MINORS=y
CONFIG_SND_MAX_CARDS=32
CONFIG_SND_PROC_FS=y
CONFIG_SND_VERBOSE_PROCFS=y
CONFIG_SND_SEQUENCER=y
CONFIG_SND_SEQ_DUMMY=y
CONFIG_SND_SEQ_HRTIMER_DEFAULT=y
CONFIG_SND_SEQ_MIDI_EVENT=y
CONFIG_SND_SEQ_MIDI=y
CONFIG_SND_DRIVERS=y
CONFIG_SND_HDA_PREALLOC_SIZE=64
CONFIG_SND_USB=y
CONFIG_SND_USB_AUDIO=y
CONFIG_SND_USB_AUDIO_USE_MEDIA_CONTROLLER=y
CONFIG_SND_SOC=y
CONFIG_SND_SOC_GENERIC_DMAENGINE_PCM=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_I2S=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_I2S_TDM=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_PDM=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_SPDIF=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_SPDIFRX=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_MAX98090=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_MULTICODECS=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_RT5645=y
CONFIG_SND_SOC_ROCKCHIP_HDMI=y
CONFIG_SND_SOC_DUMMY_CODEC=y
CONFIG_SND_SOC_HDMI_CODEC=y
CONFIG_SND_SOC_ES7202=y
CONFIG_SND_SOC_ES7243E=y
CONFIG_SND_SOC_ES8311=y
CONFIG_SND_SOC_ES8316=y
CONFIG_SND_SOC_MAX98090=y
CONFIG_SND_SOC_RK3308=y
CONFIG_SND_SOC_RK3328=y
CONFIG_SND_SOC_RK817=y
CONFIG_SND_SOC_RK_CODEC_DIGITAL=y
CONFIG_SND_SOC_RL6231=y
CONFIG_SND_SOC_RT5616=y
CONFIG_SND_SOC_RT5640=y
CONFIG_SND_SOC_RT5645=y
CONFIG_SND_SOC_RT5651=y
CONFIG_SND_SOC_SPDIF=y
CONFIG_SND_SOC_TS3A227E=y
CONFIG_SND_SIMPLE_CARD_UTILS=y
CONFIG_SND_SIMPLE_CARD=y
CONFIG_ANDROID_PARANOID_NETWORK=y
CONFIG_ACCESS_TOKENID=y
CONFIG_F2FS_GRADING_SSR=y
CONFIG_OVERLAY_FS=y
CONFIG_HUGETLBFS=y
CONFIG_HUGETLB_PAGE=y
CONFIG_CRYPTO_SEQIV=y
# end

2、修改OpenHarmony配置文件 build/ohos/images/build_image.py

添加Docker运行依赖的目录：‘run’, ‘var’, ‘opt’, ‘usr’。

_dir_list = [
    'config', 'dev', 'proc', 'sys', 'updater', 'system', 'vendor', 'data',
    'chipset', 'storage', 'mnt', 'tmp', 'sys_prod', 'chip_prod',
    'run', 'var', 'opt', 'usr'
]

3、修改OpenHarmony配置文件

base/security/selinux/sepolicy/base/system/file_contexts

添加以下内容：

/run                u:object_r:rootfs:s0
/var                u:object_r:rootfs:s0
/opt                u:object_r:rootfs:s0
/usr                u:object_r:rootfs:s0
/lib                u:object_r:rootfs:s0

至此准备工作结束，进入OpenHarmony系统编译环节。

OpenHarmony编译

本文以适配触觉开发板为例，对代码编译流程进行说明。

在OpenHarmony源码路径下，执行以下命令触发编译：

./build.sh --product-name rk3568 --ccache --jobs $(nproc)

编译正常结束后，产物存放在以下位置：

接下来就需要将目录下的产物拷贝到Windows环境，使用开发板厂商提供的烧写工具完成系统烧写。

说明：

清理编译路径下已生成的文件，可以执行命令：hb clean

命令会清理out路径下生成的文件。如果要重编内核，需要确认out/kernel路径被移除，然后重新触发编译即可。

烧写

烧录工作需要使用Windows环境，且依赖厂商提供的烧写工具及驱动助手[5]。

1、RK驱动助手

解压后需要执行DriverInstall.exe，完成安装，否则烧写工具无法识别到开发板。

2、AndroidTool烧写工具

解压后直接运行RKDevTool.exe，打开烧录操作界面，如下图所示：

烧录步骤做如下说明：

1）在瑞芯微开发工具界面，点击[设备分区表]，读取设备分区；

2）按照设备分区的起始地址修改烧录项，导入前序步骤生成的img文件；

3）点击[执行]后进入系统烧录流程。

开发板完成烧录后，会自动进行重启。之后可以通过HDC调试工具登录OpenHarmony shell交互命令行，完成Docker的部署操作。

HDC调试工具

HDC（OpenHarmony Device Connector）[6] 是为开发人员提供的用于设备连接调试的命令行工具，该工具支持部署在Windows/Linux/Mac等系统上与OpenHarmony设备（或模拟器）进行连接调试通信。

工具可以通过OpenHarmony官方的每日构建dailybuilds[7] 或发布的SDK[8] 中获得，根据使用的系统平台到相应的toolchains目录下提取。

以SDK为例，解压后HDC工具路径如下：

ohos-sdk\windows\toolchains-windows-x64-3.2.11.9-Release.zip\toolchains\

HDC工具的基本使用方法：（在Windows PowerShell中执行命令）

# 进入调试shell
> .\hdc.exe shell
# 文件拷贝，从openharmony系统下载文件至Windows的当前目录下：
> .\hdc.exe file recv /data/xxxx .
# 文件拷贝，从windows环境上传文件到openharmony的/data目录下：
> .\hdc.exe file send .\testfile /data/

Docker环境配置

历经坎坷，终于到了最后一步Docker部署的环节。通过HDC工具连接到触觉开发板之后，执行以下步骤。

1、执行脚本修改跟目录的读写权限。脚本内容如下：

#!/bin/sh
#remount / to rw property
mount -o remount -rw /
#mount cgroup
mount -t tmpfs -o rw,nosuid,nodev,noexec,mode=755 tmpfs /sys/fs/cgroup
#create related folder
cd /sys/fs/cgroup
mkdir pids cpuset blkio cpu,cpuacct memory devices net_cls,net_prio perf_event
#mount files related cgroup
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,pids cgroup /sys/fs/cgroup/pids
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpuset cgroup /sys/fs/cgroup/cpuset
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,blkio cgroup /sys/fs/cgroup/blkio
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,cpu,cpuacct cgroup /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,memory cgroup /sys/fs/cgroup/memory
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,devices cgroup /sys/fs/cgroup/devices
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,net_cls,net_prio cgroup /sys/fs/cgroup/net_cls,net_prio
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,perf_event cgroup /sys/fs/cgroup/perf_event
mount -n -t cgroup -o rw,nosuid,nodev,noexec,relatime,freezer cgroup /sys/fs/cgroup/freezer

2、部署Docker静态可执行文件

下载Docker静态可执行文件，当前选用的是20.10.21版本 [9]。

使用HDC工具将下载的压缩包上传至触觉开发环境并解压，将解压目录下的文件全部拷贝到/system/bin目录下即可。解压后目录结构如图所示：

3、创建Docker运行所需的目录及配置文件

mkdir /system/etc/docker
mkdir /var/run

创建/system/etc/docker/daemon.json文件，并添加以下文件内容

{
  "registry-mirrors":["https://veotnqhz.mirror.aliyuncs.com","https://hub-mirror.c.163.com", "https://mirror.baidubce.com"],
  "data-root":"/data/data/dockerdir"
}

4、添加库别名

由于Docker运行时使用的库与OpenHarmony环境存在的库名称不同，需要创建一个软链接别名。

ln -s /lib/ld-musl-arm.so.1 /lib/ld-musl-armhf.so.1

5、手动拉起Docker的服务进程

# 拉起dockerd守护进程
dockerd -D -H tcp://0.0.0.0:2375 -H unix:///var/run/docker.sock &

6、验证Docker基本功能

# 判断docker命令可以正常执行
docker --verison
# 判断docker命令可以正常拉取、运行远端镜像（前提是网络可用）
docker run hello-world

至此OpenHarmony上Docker的基本功能已经实现，大家可以尝试导入或部署自己的Docker应用。

为了能让大家更好的学习鸿蒙（HarmonyOS NEXT）开发技术，这边特意整理了《鸿蒙开发学习手册》（共计890页），希望对大家有所帮助：https://qr21.cn/FV7h05

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  2. 配置文件
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10.后台任务(Background Task)管理
11.设备管理
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