Автозапуск Qt-приложения как kiosk-режим на Raspberry Pi

Введение

Для встраиваемого устройства (информационная панель, панель управления умным домом, продолжающая тему статей 254/308/320) Qt-приложение должно запускаться автоматически при включении питания, занимать весь экран, и не позволять пользователю случайно выйти в обычную рабочую среду Linux. В статье разберём настройку такого kiosk-режима через systemd-сервис и параметры EGLFS из статьи 346.

Концепция

Kiosk-режим достигается комбинацией нескольких настроек: автозапуск приложения через systemd-сервис, привязанный к старту графической сессии (или вовсе без неё, в случае EGLFS), полноэкранный режим самого приложения без оконных элементов управления (заголовок окна, кнопка закрытия), и отключение нежелательных способов выхода из приложения (комбинации клавиш переключения окон, виртуальные консоли). Подход без графической оконной среды вовсе (через прямой EGLFS-доступ к GPU, статья 346) даёт наиболее «чистый» kiosk — приложение буквально единственная программа, способная рисовать что-либо на экране.

Пример кода: Автозапуск Qt-приложения как

# /etc/systemd/system/kiosk-app.service — systemd-сервис для автозапуска приложения
[Unit]
Description=Kiosk Qt Application
After=multi-user.target

[Service]
Type=simple
User=pi
Environment=QT_QPA_PLATFORM=eglfs
Environment=QT_QPA_EGLFS_INTEGRATION=eglfs_kms
ExecStart=/home/pi/MyKioskApp/MyKioskApp
Restart=always
RestartSec=3

[Install]
WantedBy=multi-user.target

# Активация сервиса — запуск автоматически при каждой загрузке системы
sudo systemctl enable kiosk-app.service
sudo systemctl start kiosk-app.service

# Проверка состояния и логов сервиса
sudo systemctl status kiosk-app.service
journalctl -u kiosk-app.service -f

# Дополнительно: отключение текстовых консолей (Ctrl+Alt+F1...F6),
# не дающих пользователю случайно переключиться на текстовый терминал
sudo systemctl mask getty@tty1.service getty@tty2.service

// main.cpp — программные меры для предотвращения случайного выхода из kiosk-приложения
#include <QGuiApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QGuiApplication app(argc, argv);

    // Перехват и игнорирование стандартных сочетаний клавиш выхода/сворачивания —
    // конкретная реализация зависит от используемого виджета/QML-сцены,
    // здесь — концептуальный пример через фильтр событий приложения
    app.installEventFilter(new KioskKeyFilter());

    QQuickView view;
    view.setSource(QUrl("qrc:/main.qml"));
    view.showFullScreen();
    view.setFlags(view.flags() | Qt::FramelessWindowHint); // без заголовка окна и кнопки закрытия

    return app.exec();
}

Пояснения к коду

Restart=always/RestartSec=3 в конфигурации systemd-сервиса гарантируют, что приложение автоматически перезапустится, если оно неожиданно завершится (краш, необработанное исключение) — критично важная настройка для устройства без постоянного присутствия оператора, способного вручную перезапустить приложение после сбоя. Environment=QT_QPA_PLATFORM=eglfs внутри определения systemd-сервиса задаёт нужные переменные окружения для самого процесса сервиса, не требуя их установки где-либо ещё (например, в .bashrc пользователя, который для systemd-сервиса, запускаемого не из интерактивной сессии, вообще не был бы прочитан). systemctl mask getty@tty1.service — мера, предотвращающая доступ к текстовым консолям, дополняющая программные ограничения внутри самого приложения для более полного, многоуровневого замыкания kiosk-режима.

Подводные камни

Отсутствие Restart=always (или аналогичной политики перезапуска) в конфигурации systemd-сервиса, что означает, что любой крах приложения оставит экран пустым/чёрным до следующей ручной перезагрузки устройства — для удалённо развёрнутого устройства без постоянного физического доступа оператора это превращает любую, даже мелкую, ошибку приложения в полную неработоспособность устройства до физического вмешательства; политика автоматического перезапуска — обязательная мера для production kiosk-развёртывания.
Тестирование kiosk-режима только в обычной X11/desktop сессии разработчика, без проверки реального поведения после полной, «холодной» перезагрузки устройства — некоторые проблемы (порядок запуска сервисов, доступность сети/GPU-драйверов на момент старта приложения) проявляются только при настоящей загрузке системы с нуля, и для надёжного kiosk-развёртывания стоит явно протестировать несколько полных циклов перезагрузки устройства, а не полагаться только на запуск приложения вручную из уже работающей сессии.
Полное отсутствие способа для разработчика/администратора получить доступ к системе для обновления или диагностики после максимально жёсткого закрытия всех путей выхода из kiosk-режима — стоит сохранить хотя бы один безопасный путь администрирования (SSH-доступ по сети, статья 349, или физический доступ через специальную комбинацию клавиш, известную только администратору), иначе устройство, технически работающее некорректно, будет невозможно диагностировать или обновить без полной переустановки системы.
Игнорирование журналирования (logging) для kiosk-приложения, работающего без какого-либо видимого для оператора вывода консоли — без явной настройки логирования (аналогично spdlog-циклу, статьи 333-340) диагностика проблем удалённо развёрнутого kiosk-устройства, особенно после редкого, трудно воспроизводимого сбоя, становится крайне затруднительной; journalctl -u kiosk-app.service — минимально необходимый, но не единственно достаточный источник диагностической информации, и приложение само должно вести подробные логи происходящих в нём событий.