プラットフォームOSの選び方

こんにちは、ティアフォーの伊藤です。コロナで自粛中、テレワークに励んでいますが、つい時間を忘れて稼働時間が長くなってしまう今日この頃です。

私はAutowareのプラットフォーム開発を担当していまして、OSやROSといった低レイヤーの部分を中心に見ています。今回はそのOSの部分についてお話したいと思います。

さて、現在Autowareが公式にサポートしているOSはUbuntuになります。

Ubuntuはフリーで使用できる、とても有名なLinuxディストリビューションです。Autowareが研究段階の時から使用されています。

しかしながらAutowareを実用化するにあたり、今までなんとなく使ってきたUbuntuをこのまま使用し続けてよいのか、という議論がありました。

Linuxのディストリビューションには3つの流派があります。

Red Hat系（Red Hat, CentOS, Fedoraなど）
Debian系（Debian, Ubuntuなど）
Slackware系（Slackwareなど）

AutowareではDebian系のUbuntuを使っていますので、まずはDebian系の中でDebian対Ubuntuを比較してどちらを採用すべきなのかを検討していきました。

Debian vs Ubuntu

検討では様々な側面について比較しましたが、その代表的なものを紹介したいと思います。

ソフトウェアの安定性

Basic Foundation

Debian

オリジナルのLinuxディストリビューション。
unstableブランチから開発開始→ ReleaseCriticalバグなし → testingブランチに昇格 → フリーズ/チェック/細かいバグ修正 → stableとしてリリース。
ReleaseCriticalバグがなくなるまでリリースはされない。
ボランティアが活動の主体。

Ubuntu

Debianをフォークしたもの（testingブランチをベースに開発）。
ユーザ指向、最新のハードウェアに対応、安定性に不安？
Ubuntu独自の修正もあり安定性に不安？
Canonical社が活動の主体（ボランティアも協業）。

Ubuntuは安定性の面で不安視されていますが、別にテストされていないわけではありません。テストはCanonical社が行っていますので、この点については同等と言えるかもしれません。

Linux kernel

Debian

安定したkernelを導入する傾向。
ポイントリリースでkernelのバージョンを上げない。

Ubuntu

新しめのkernelを導入する傾向。
ポイントリリースでkernelのバージョンを上げてくる（メジャーバージョンを上げてくることもある）。

Ubuntuはポイントリリースでkernelのバージョンを上げてきますが、その際にドライバも更新されてしまい、今まで動いていたものが動かなくなる可能性があります。もっとも自動更新をオフにしておけばよいですが、うっかり設定し忘れすることがあり、これは十分なリスクになり得ます。この点についてはDebianのほうが優勢と言えるでしょう。

【補足：Software release timeline】

各ソフトウェアのリリース日の関連性を以下にまとめました。UbuntuはDebianに比べて新しいkernelを導入する傾向にあると思われます。

20200826 Blog Image 01

【補足：CIPについて】

なんとDebianには、CIP（Civil Infrastructure Platform）というDebianベースのSLTS（Super Long Term Support）があります。

Home - Civil Infrastructure Platform

サポート期間が10年以上ありますが、対象はKernelとbusybox+αのみになります。そのため、このままでは対象が限定的ですので、他のパッケージもサポートを受ける場合、cybertrust社のEM Linux(有償)を導入する必要があります。または、自前でメンテナンスをしていく(セキュリティパッチをあてていく)ことになります。

また10年以上も同じプラットフォームを使い続けるのか、という問題もありますが、工場等の設備には非常に適しているディストリビューションと言えるでしょう。

なお、CIPとコラボレーションする予定のプロジェクトに、ELISA(Enabling Linux In Safety Application)というものがあり、こちらはセーフティ分野においてシステム構築や認証を支援するツールやプロセスを作成するオープンソースプロジェクトです。CIPを使うならばELISAに参画したり何らかの形でコラボレーションすると、機能安全に優れたアプリケーションを開発できるかもしれません。

以上、少し話がそれてしまいました。

ELISA - Advancing Open Source Safety-Critical Systems

プロダクト計画との親和性

Release cycle

Debian

リリースはあらかじめ計画されておらず、プロダクトのリリース計画が立てづらい、と言われている。
歴史的には2年おきのリリース。
ポイントリリースは不定期(ミスが判明してすぐ再リリースすることもある)。

Ubuntu

リリースはあらかじめ計画されており、プロダクトのリリース計画が立てやすい。
ポイントリリースもあらかじめ計画されている。

バグがなくなるまでなかなかリリースされないことが、かつてのDebianのデメリットでした。Ubuntuはそれを解消するために計画重視のリリースになっています。どちらかというと、ディストリビューションのリリース計画があらかじめ決まっていたほうが、プロダクトへの導入計画も立てやすいですね。

サポートおよびサポート体制

Support period

Debian

フルサポート3年。
無償セキュリティアップデート2年。
対応はボランティア次第のところもある。
対応に関心のある企業がお金を出してサポートさせる場合もある。
プロプライエタリ系の対応は遅れる。

Ubuntu

無償セキュリティアップデート5年。
追加で5年間の有償セキュリティアップデートを受けることが可能。
バックにCanonicalの強み。
プロプライエタリ系もCanonicalが手を回して対応させる場合もある。
NVIDIAのデフォルトOSがUbuntu。
Tensor FlowもUbuntuをサポート。

サポートの面からするとバックにCanonicalがいるUbuntuのほうがサポートが厚そうに見えますね。

ROSとの親和性

Target platform

Debian

ROSのサポート期間が2つのDebianサポート期間にまたがった場合は、最初のDebianのみをサポート。

Ubuntu

ROS2の主要なプラットフォームはCanonicalのUbuntuリリース。

ROS2のプライマリプラットフォームは、Ubuntuと定められています。Autoware AutoはROS2を使用していますので、自然にそれに習うという感じになるでしょうか。

Buildfarm

Debian

自らCI環境を構築する必要性がある。 CIでエラーが発生した場合の対処とOSRFへの働きかけが必要。

Ubuntu

Ubuntuの最新リリースバージョンでのみ、ROSディストリビューションで定期的にパッケージをビルドする。

OSRF側でUbuntuを使用してCIを回しているので安心ですね。ただ、DebianでもCI環境を構築できますし、OSRF(Open Source Robotics Foundation)とCIに関するノウハウを共有できたりと、OSRFに貢献をしていきたい場合はDebianもよいかもしれません。

OTAとの親和性

Snap

Debian

Snapは使用可能だが、OTA用のシステムは自ら構築する必要がある。

Ubuntu

有償サポートでPrivate StoreやCIを使用可能。
Public Storeで問題なければ無料で使用可能。

OTAでSnapを使用する場合、自前でソフトウェアのアップデートシステムを構築するパワーがあればDebianでもよいと思います。それに対し、Public Storeで一般公開しても問題がないとか、Private StoreやCIを手っ取り早く使いたい場合はUbuntuでもよいと思います。こちらは製品の開発方針に拠るところがありまして、優劣はつけ難いです。