使用BusyBox簡化嵌入式Linux系統(tǒng)

BusyBox是很多標(biāo)準(zhǔn)Linux®工具的一個單個可執(zhí)行實(shí)現(xiàn)。BusyBox包含了一些簡單的工具，例如cat和echo，還包含了一些更大、更復(fù)雜的工具，例如grep、find、mount以及telnet（不過它的選項(xiàng)比傳統(tǒng)的版本要少）；有些人將BusyBox稱為Linux工具里的瑞士軍刀。本文將探索BusyBox的目標(biāo)，它是如何工作的，以及為什么它對于內(nèi)存有限的環(huán)境來說是如此重要。

POSIX環(huán)境

盡管BusyBox的目標(biāo)是提供一個相當(dāng)完整的POSIX（可移植操作系統(tǒng)接口）環(huán)境，這是一個期望，而不是一種需求。這些工具雖然并不完整，但是它們提供了我們期望的主要功能。

BusyBox源代碼樹

BusyBox的源代碼樹組織得很好。這些工具都基于它們的用途進(jìn)行了分類，并存儲在單獨(dú)的子目錄中。例如，網(wǎng)絡(luò)工具和守護(hù)進(jìn)程（如httpd、ifconfig等）都在。/networking目錄中；標(biāo)準(zhǔn)的模塊工具（包括insmod、rmmod和lsmod）都在。/modutils目錄中；編輯器（例如vi和流編輯器，如awk和sed）都在。/editors目錄中。makefile配置、編譯和安裝所使用的各個文檔都在這個目錄樹的根目錄中。

清單5。編譯默認(rèn)的BusyBox配置

$cdbusybox-1。1。1

$makedefconfig

$make

$

結(jié)果是一個相當(dāng)大的BusyBox映像，不過這只是開始使用它的最簡單的方法。我們可以直接調(diào)用這個新映像，這會產(chǎn)生一個簡單的Help頁面，里面包括當(dāng)前配置的命令。要對這個映像進(jìn)行測試，我們也可以對一個命令調(diào)用BusyBox來執(zhí)行，如清單6所示。

清單6。展示BusyBox命令的執(zhí)行和BusyBox中的ashshell

$。/busyboxpwd

/usr/local/src/busybox-1。1。1

$。/busyboxash

/usr/local/src/busybox-1。1。1$pwd

/usr/local/src/busybox-1。1。1

/usr/local/src/busybox-1。1。1$exit

$

在這個例子中，我們調(diào)用了pwd（打印工作目錄）命令，使用BusyBox進(jìn)入了ashshell，并在ash中調(diào)用了pwd。

手工配置

如果您正在構(gòu)建一個具有特殊需求的嵌入式設(shè)備，那就可以手工使用menuconfigmake目標(biāo)來配置BusyBox的內(nèi)容。如果您熟悉Linux內(nèi)核的編譯過程，就會注意到menuconfig與配置Linux內(nèi)核的內(nèi)容所使用的目標(biāo)相同。實(shí)際上，它們都采用了相同的基于ncurses的應(yīng)用程序。

使用手工配置，我們可以指定在最終的BusyBox映像中包含的命令。我們也可以對BusyBox環(huán)境進(jìn)行配置，例如包括對NSA（美國國家安全代理）的安全增強(qiáng)Linux（SELinux），指定要使用的編譯器（用來在嵌入式環(huán)境中進(jìn)行交叉編譯）以及BusyBox應(yīng)該靜態(tài)編譯還是動態(tài)編譯。圖1給出了menuconfig的主界面。在這里我們應(yīng)該可以看到可以為BusyBox配置的不同類型的應(yīng)用程序（applet）。

圖1。使用menuconfig配置BusyBox

多體系結(jié)構(gòu)支持

可以簡單地為BusyBox指定交叉編譯器意味著我們可以為很多體系結(jié)構(gòu)編譯BusyBox。要為您的目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)編譯BusyBox，我們需要一個交叉編譯器和一個已經(jīng)為特定目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)編譯好的C庫（uClibc或glibc）。

要手工配置BusyBox，請使用下面的命令：

清單7。手工配置BusyBox

$makemenuconfig

$make

$

這為我們提供了可以調(diào)用的BusyBox的二進(jìn)制文件。下一個步驟是圍繞BusyBox構(gòu)建一個環(huán)境，包括將標(biāo)準(zhǔn)Linux命令重定向到BusyBox二進(jìn)制文件的符號鏈接。我們可以使用下面的命令簡單地完成這個過程：

清單8。構(gòu)建BusyBox環(huán)境

$makeinstall

$

默認(rèn)情況下，這會創(chuàng)建一個新的本地子目錄_install，其中包含了基本的Linux環(huán)境。在這個根目錄中，您會找到一個鏈接到BusyBox的linuxrc程序。這個linuxrc程序在構(gòu)建安裝盤或急救盤（允許提前進(jìn)行模塊化的引導(dǎo)）時非常有用。同樣是在這個根目錄中，還有一個包含操作系統(tǒng)二進(jìn)制文件的/sbin子目錄。還有一個包含用戶二進(jìn)制文件的/bin目錄。在構(gòu)建軟盤發(fā)行版或嵌入式初始RAM磁盤時，我們可以將這個_install目錄遷移到目標(biāo)環(huán)境中。我們還可以使用make程序的PREFIX選項(xiàng)將安裝目錄重定向到其他位置。例如，下面的代碼就使用/tmp/newtarget根目錄來安裝這些符號鏈接，而不是使用。/_install目錄：

清單9。將符號鏈接安裝到另外一個目錄中

$makePREFIX=/tmp/newtargetinstall

$

使用installmake目標(biāo)創(chuàng)建的符號鏈接都來自于busybox。links文件。這個文件是在編譯BusyBox時創(chuàng)建的，它包含了已經(jīng)配置的命令清單。在執(zhí)行install時，就會檢查busybox。links文件確定要創(chuàng)建的符號鏈接。

到BusyBox的命令行鏈接也可以使用BusyBox在運(yùn)行時動態(tài)創(chuàng)建。CONFIG_FEATURE_INSTALLER選項(xiàng)就可以啟用這個特性，在運(yùn)行時可以這樣執(zhí)行：

清單10。在運(yùn)行時創(chuàng)建命令鏈接

$。/busybox--install-s

$

-s選項(xiàng)強(qiáng)制創(chuàng)建這些符號鏈接（否則就創(chuàng)建硬鏈接）。這個選項(xiàng)要求系統(tǒng)中存在/proc文件系統(tǒng)。

BusyBox編譯選項(xiàng)

BusyBox包括了幾個編譯選項(xiàng)，可以幫助為我們編譯和調(diào)試正確的BusyBox。

表1。為BusyBox提供的幾個make選項(xiàng)

make目標(biāo)說明

help顯示make選項(xiàng)的完整列表

defconfig啟用默認(rèn)的（通用）配置

allnoconfig禁用所有的應(yīng)用程序（空配置）

allyesconfig啟用所有的應(yīng)用程序（完整配置）

allbareconfig啟用所有的應(yīng)用程序，但是不包括子特性

config基于文本的配置工具

menuconfigN-curses（基于菜單的）配置工具

all編譯BusyBox二進(jìn)制文件和文檔（。/docs）

busybox編譯BusyBox二進(jìn)制文件

clean清除源代碼樹

distclean徹底清除源代碼樹

sizes顯示所啟用的應(yīng)用程序的文本/數(shù)據(jù)大小

在定義配置時，我們只需要輸入make就可以真正編譯BusyBox二進(jìn)制文件。例如，要為所有的應(yīng)用程序編譯BusyBox，我們可以執(zhí)行下面的命令：

清單11。編譯BusyBox二進(jìn)制程序

$makeallyesconfig

$make

$

壓縮BusyBox

如果您非常關(guān)心對BusyBox映像的壓縮，就需要記住兩件事情：

永遠(yuǎn)不要編譯為靜態(tài)二進(jìn)制文件（這會將所有需要的庫都包含到映像文件中）。相反，如果我們是編譯為一個共享映像，那么它會使用其他應(yīng)用程序使用的庫（例如/lib/libc。so。X）。

使用uClibc進(jìn)行編譯，這是一個對大小進(jìn)行過優(yōu)化的C庫，它是為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的；而不要使用標(biāo)準(zhǔn)的glibc（GNUC庫）來編譯。

BusyBox命令中支持的選項(xiàng)

BusyBox中的命令并不支持所有可用選項(xiàng)，不過這些命令都包含了常用的選項(xiàng)。如果我們需要知道一個命令可以支持哪些選項(xiàng)，可以使用--help選項(xiàng)來調(diào)用這個命令，如清單12所示。

清單12。使用--help選項(xiàng)調(diào)用命令

$。/busyboxwc--help

BusyBoxv1。1。1(2006。04。09-15：27+0000)multi-callbinary

Usage：wc[OPTION]。。。[FILE]。。。

Printline，word，andbytecountsforeachFILE，andatotallineif

morethanoneFILEisspecified。WithnoFILE，readstandardinput。

Options：

-cprintthebytecounts

-lprintthenewlinecounts

-Lprintthelengthofthelongestline

-wprintthewordcounts

$

這些特定的數(shù)據(jù)只有在啟用了CONFIG_FEATURE_VERBOSE_USAGE選項(xiàng)時才可以使用。如果沒有這個選項(xiàng)，我們就無法獲得這些詳細(xì)數(shù)據(jù)，但是這樣可以節(jié)省大約13KB的空間。

向BusyBox中添加新命令

向BusyBox添加一個新命令非常簡單，這是因?yàn)樗哂辛己枚x的體系結(jié)構(gòu)。第一個步驟是為新命令的源代碼選擇一個位置。我們要根據(jù)命令的類型（網(wǎng)絡(luò)，shell等）來選擇位置，并與其他命令保持一致。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)檫@個新命令最終會在menuconfig的配置菜單中出現(xiàn)（在下面的例子中，是MiscellaneousUtilities菜單）。

對于這個例子來說，我將這個新命令稱為newcmd，并將它放到了。/miscutils目錄中。這個新命令的源代碼如清單13所示。

清單13。集成到BusyBox中的新命令的源代碼

#includebusybox。h

intnewcmd_main(intargc，char*argv[])

{

inti;

printf(newcmdcalled：n);

for(i=0;i

printf(arg[%d]=%sn，i，argv[i]);

}

return0;

}

接下來，我們要將這個新命令的源代碼添加到所選子目錄中的Makefile。in中。在本例中，我更新了。/miscutils/Makefile。in文件。請按照字母順序來添加新命令，以便維持與現(xiàn)有命令的一致性：

清單14。將命令添加到Makefile。in中

MISCUTILS-$(CONFIG_MT)+=mt。o

MISCUTILS-$(CONFIG_NEWCMD)+=newcmd。o

MISCUTILS-$(CONFIG_RUNLEVEL)+=runlevel。o

接下來再次更新。/miscutils目錄中的配置文件，以便讓新命令在配置過程中是可見的。這個文件名為Config。in，新命令是按照字母順序添加的：

清單15。將命令添加到Config。in中

configCONFIG_NEWCMD

boolnewcmd

defaultn

help

newcmdisanewtestcommand。

這個結(jié)構(gòu)定義了一個新配置項(xiàng)（通過config關(guān)鍵字）以及一個配置選項(xiàng)（CONFIG_NEWCMD）。新命令可以啟用，也可以禁用，因此我們對配置的菜單屬性使用了bool（Boolean）值。這個命令默認(rèn)是禁用的（n表示No），我們可以最后放上一個簡短的Help描述。在源代碼樹的。/scripts/config/Kconfig-language。txt文件中，我們可以看到配置語法的完整文法。

接下來需要更新。/include/applets。h文件，使其包含這個新命令。將下面這行內(nèi)容添加到這個文件中，記住要按照字母順序。維護(hù)這個次序非常重要，否則我們的命令就會找不到。

清單16。將命令添加到applets。h中

USE_NEWCMD(APPLET(newcmd，newcmd_main，_BB_DIR_USER_BIN，_BB_SUID_NEVER))

這定義了命令名（newcmd），它在Busybox源代碼中的函數(shù)名（newcmd_main），應(yīng)該在哪里會為這個新命令創(chuàng)建鏈接（在這種情況中，它在/usr/bin目錄中），最后這個命令是否有權(quán)設(shè)置用戶id（在本例中是no）。

倒數(shù)第二個步驟是向。/include/usage。h文件中添加詳細(xì)的幫助信息。正如您可以從這個文件的例子中看到的一樣，使用信息可能非常詳細(xì)。在本例中，我只添加了一點(diǎn)信息，這樣就可以編譯這個新命令了：

清單17。向usage。h添加幫助信息

#definenewcmd_trivial_usageNone

#definenewcmd_full_usageNone

最后一個步驟是啟用新命令（通過makemenuconfig，然后在MiscellaneousUtilities菜單中啟用這個選項(xiàng)）然后使用make來編譯BusyBox。

使用新的BusyBox，我們可以對這個新命令進(jìn)行測試，如清單18所示。

清單18。測試新命令

$。/busyboxnewcmdarg1

newcmdcalled：

arg[0]=newcmd

arg[1]=arg1

$。/busyboxnewcmd--help

BusyBoxv1。1。1(2006。04。12-13：47+0000)multi-callbinary

Usage：newcmdNone

None

就是這樣！BusyBox開發(fā)人員開發(fā)了一個優(yōu)秀但非常容易擴(kuò)展的工具。

結(jié)束語

BusyBox是為構(gòu)建內(nèi)存有限的嵌入式系統(tǒng)和基于軟盤系統(tǒng)的一個優(yōu)秀工具。BusyBox通過將很多必需的工具放入一個可執(zhí)行程序，并讓它們可以共享代碼中相同的部分，從而對它們的大小進(jìn)行了很大程度的縮減，BusyBox對于嵌入式系統(tǒng)來說是一個非常有用的工具，因此值得我們花一些時間進(jìn)行探索。