使用BusyBox簡化嵌入式Linux系統

BusyBox是很多標準Linux®工具的一個單個可執行實現。BusyBox包含了一些簡單的工具，例如cat和echo，還包含了一些更大、更復雜的工具，例如grep、find、mount以及telnet（不過它的選項比傳統的版本要少）；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，它是如何工作的，以及為什么它對于內存有限的環境來說是如此重要。

POSIX環境

盡管BusyBox的目標是提供一個相當完整的POSIX（可移植操作系統接口）環境，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行了分類，并存儲在單獨的子目錄中。例如，網絡工具和守護進程（如httpd、ifconfig等）都在。/networking目錄中；標準的模塊工具（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。編譯默認的BusyBox配置

$cdbusybox-1。1。1

$makedefconfig

$make

$

結果是一個相當大的BusyBox映像，不過這只是開始使用它的最簡單的方法。我們可以直接調用這個新映像，這會產生一個簡單的Help頁面，里面包括當前配置的命令。要對這個映像進行測試，我們也可以對一個命令調用BusyBox來執行，如清單6所示。

清單6。展示BusyBox命令的執行和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，我們調用了pwd（打印工作目錄）命令，使用BusyBox進入了ashshell，并在ash中調用了pwd。

手工配置

如果您正在構建一個具有特殊需求的嵌入式設備，那就可以手工使用menuconfigmake目標來配置BusyBox的內容。如果您熟悉Linux內核的編譯過程，就會注意到menuconfig與配置Linux內核的內容所使用的目標相同。實際上，它們都采用了相同的基于ncurses的應用程序。

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環境進行配置，例如包括對NSA（美國國家安全代理）的安全增強Linux（SELinux），指定要使用的編譯器（用來在嵌入式環境中進行交叉編譯）以及BusyBox應該靜態編譯還是動態編譯。圖1給出了menuconfig的主界面。在這里我們應該可以看到可以為BusyBox配置的不同類型的應用程序（applet）。

圖1。使用menuconfig配置BusyBox

多體系結構支持

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構編譯BusyBox。要為您的目標體系結構編譯BusyBox，我們需要一個交叉編譯器和一個已經為特定目標體系結構編譯好的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用的BusyBox的二進制文件。下一個步驟是圍繞BusyBox構建一個環境，包括將標準Linux命令重定向到BusyBox二進制文件的符號鏈接。我們可以使用下面的命令簡單地完成這個過程：

清單8。構建BusyBox環境

$makeinstall

$

默認情況下，這會創建一個新的本地子目錄_install，其中包含了基本的Linux環境。在這個根目錄中，您會找到一個鏈接到BusyBox的linuxrc程序。這個linuxrc程序在構建安裝盤或急救盤（允許提前進行模塊化的引導）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二進制文件的/sbin子目錄。還有一個包含用戶二進制文件的/bin目錄。在構建軟盤發行版或嵌入式初始RAM磁盤時，我們可以將這個_install目錄遷移到目標環境中。我們還可以使用make程序的PREFIX選項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目標創建的符號鏈接都來自于busybox。links文件。這個文件是在編譯BusyBox時創建的，它包含了已經配置的命令清單。在執行install時，就會檢查busybox。links文件確定要創建的符號鏈接。

到BusyBox的命令行鏈接也可以使用BusyBox在運行時動態創建。CONFIG_FEATURE_INSTALLER選項就可以啟用這個特性，在運行時可以這樣執行：

清單10。在運行時創建命令鏈接

$。/busybox--install-s

$

-s選項強制創建這些符號鏈接（否則就創建硬鏈接）。這個選項要求系統中存在/proc文件系統。

BusyBox編譯選項

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

表1。為BusyBox提供的幾個make選項

make目標說明

help顯示make選項的完整列表

defconfig啟用默認的（通用）配置

allnoconfig禁用所有的應用程序（空配置）

allyesconfig啟用所有的應用程序（完整配置）

allbareconfig啟用所有的應用程序，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二進制文件和文檔（。/docs）

busybox編譯BusyBox二進制文件

clean清除源代碼樹

distclean徹底清除源代碼樹

sizes顯示所啟用的應用程序的文本/數據大小

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

清單11。編譯BusyBox二進制程序

$makeallyesconfig

$make

$

壓縮BusyBox

如果您非常關心對BusyBox映像的壓縮，就需要記住兩件事情：

永遠不要編譯為靜態二進制文件（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用程序使用的庫（例如/lib/libc。so。X）。

使用uClibc進行編譯，這是一個對大小進行過優化的C庫，它是為嵌入式系統開發的；而不要使用標準的glibc（GNUC庫）來編譯。

BusyBox命令中支持的選項

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

清單12。使用--help選項調用命令

$。/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

$

這些特定的數據只有在啟用了CONFIG_FEATURE_VERBOSE_USAGE選項時才可以使用。如果沒有這個選項，我們就無法獲得這些詳細數據，但是這樣可以節省大約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，這是因為它具有良好定義的體系結構。第一個步驟是為新命令的源代碼選擇一個位置。我們要根據命令的類型（網絡，shell等）來選擇位置，并與其他命令保持一致。這一點非常重要，因為這個新命令最終會在menuconfig的配置菜單中出現（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。

這個結構定義了一個新配置項（通過config關鍵字）以及一個配置選項（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。將下面這行內容添加到這個文件中，記住要按照字母順序。維護這個次序非常重要，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源代碼中的函數名（newcmd_main），應該在哪里會為這個新命令創建鏈接（在這種情況中，它在/usr/bin目錄中），最后這個命令是否有權設置用戶id（在本例中是no）。

倒數第二個步驟是向。/include/usage。h文件中添加詳細的幫助信息。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。在本例中，我只添加了一點信息，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）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開發人員開發了一個優秀但非常容易擴展的工具。

結束語

BusyBox是為構建內存有限的嵌入式系統和基于軟盤系統的一個優秀工具。BusyBox通過將很多必需的工具放入一個可執行程序，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行了很大程度的縮減，BusyBox對于嵌入式系統來說是一個非常有用的工具，因此值得我們花一些時間進行探索。