使用BusyBox简化嵌入式Linux系统

BusyBox是很多标准Linux®工具的一个单个可执行实现。BusyBox包含了一些简单的工具，例如cat和echo，还包含了一些更大、更复杂的工具，例如grep、find、mount以及telnet（不过它的选项比传统的版本要少）；有些人将BusyBox称为Linux工具里的瑞士军刀。本文将探索BusyBox的目标，它是如何工作的，以及为什么它对于内存有限的环境来说是如此重要。

POSIX环境

尽管BusyBox的目标是提供一个相当完整的POSIX（可移植操作系统接口）环境，这是一个期望，而不是一种需求。这些工具虽然并不完整，但是它们提供了我们期望的主要功能。

BusyBox源代码树

BusyBox的源代码树组织得很好。这些工具都基于它们的用途进行了分类，并存储在单独的子目录中。例如，网络工具和守护进程（如httpd、ifconfig等）都在。/networking目录中；标准的模块工具（包括insmod、rmmod和lsmod）都在。/modutils目录中；编辑器（例如vi和流编辑器，如awk和sed）都在。/editors目录中。makefile配置、编译和安装所使用的各个文档都在这个目录树的根目录中。

清单5。编译默认的BusyBox配置

$cdbusybox-1。1。1

$makedefconfig

$make

$

结果是一个相当大的BusyBox映像，不过这只是开始使用它的最简单的方法。我们可以直接调用这个新映像，这会产生一个简单的Help页面，里面包括当前配置的命令。要对这个映像进行测试，我们也可以对一个命令调用BusyBox来执行，如清单6所示。

清单6。展示BusyBox命令的执行和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

$

在这个例子中，我们调用了pwd（打印工作目录）命令，使用BusyBox进入了ashshell，并在ash中调用了pwd。

手工配置

如果您正在构建一个具有特殊需求的嵌入式设备，那就可以手工使用menuconfigmake目标来配置BusyBox的内容。如果您熟悉Linux内核的编译过程，就会注意到menuconfig与配置Linux内核的内容所使用的目标相同。实际上，它们都采用了相同的基于ncurses的应用程序。

使用手工配置，我们可以指定在最终的BusyBox映像中包含的命令。我们也可以对BusyBox环境进行配置，例如包括对NSA（美国国家安全代理）的安全增强Linux（SELinux），指定要使用的编译器（用来在嵌入式环境中进行交叉编译）以及BusyBox应该静态编译还是动态编译。图1给出了menuconfig的主界面。在这里我们应该可以看到可以为BusyBox配置的不同类型的应用程序（applet）。

图1。使用menuconfig配置BusyBox

多体系结构支持

可以简单地为BusyBox指定交叉编译器意味着我们可以为很多体系结构编译BusyBox。要为您的目标体系结构编译BusyBox，我们需要一个交叉编译器和一个已经为特定目标体系结构编译好的C库（uClibc或glibc）。

要手工配置BusyBox，请使用下面的命令：

清单7。手工配置BusyBox

$makemenuconfig

$make

$

这为我们提供了可以调用的BusyBox的二进制文件。下一个步骤是围绕BusyBox构建一个环境，包括将标准Linux命令重定向到BusyBox二进制文件的符号链接。我们可以使用下面的命令简单地完成这个过程：

清单8。构建BusyBox环境

$makeinstall

$

默认情况下，这会创建一个新的本地子目录_install，其中包含了基本的Linux环境。在这个根目录中，您会找到一个链接到BusyBox的linuxrc程序。这个linuxrc程序在构建安装盘或急救盘（允许提前进行模块化的引导）时非常有用。同样是在这个根目录中，还有一个包含操作系统二进制文件的/sbin子目录。还有一个包含用户二进制文件的/bin目录。在构建软盘发行版或嵌入式初始RAM磁盘时，我们可以将这个_install目录迁移到目标环境中。我们还可以使用make程序的PREFIX选项将安装目录重定向到其他位置。例如，下面的代码就使用/tmp/newtarget根目录来安装这些符号链接，而不是使用。/_install目录：

清单9。将符号链接安装到另外一个目录中

$makePREFIX=/tmp/newtargetinstall

$

使用installmake目标创建的符号链接都来自于busybox。links文件。这个文件是在编译BusyBox时创建的，它包含了已经配置的命令清单。在执行install时，就会检查busybox。links文件确定要创建的符号链接。

到BusyBox的命令行链接也可以使用BusyBox在运行时动态创建。CONFIG_FEATURE_INSTALLER选项就可以启用这个特性，在运行时可以这样执行：

清单10。在运行时创建命令链接

$。/busybox--install-s

$

-s选项强制创建这些符号链接（否则就创建硬链接）。这个选项要求系统中存在/proc文件系统。

BusyBox编译选项

BusyBox包括了几个编译选项，可以帮助为我们编译和调试正确的BusyBox。

表1。为BusyBox提供的几个make选项

make目标说明

help显示make选项的完整列表

defconfig启用默认的（通用）配置

allnoconfig禁用所有的应用程序（空配置）

allyesconfig启用所有的应用程序（完整配置）

allbareconfig启用所有的应用程序，但是不包括子特性

config基于文本的配置工具

menuconfigN-curses（基于菜单的）配置工具

all编译BusyBox二进制文件和文档（。/docs）

busybox编译BusyBox二进制文件

clean清除源代码树

distclean彻底清除源代码树

sizes显示所启用的应用程序的文本/数据大小

在定义配置时，我们只需要输入make就可以真正编译BusyBox二进制文件。例如，要为所有的应用程序编译BusyBox，我们可以执行下面的命令：

清单11。编译BusyBox二进制程序

$makeallyesconfig

$make

$

压缩BusyBox

如果您非常关心对BusyBox映像的压缩，就需要记住两件事情：

永远不要编译为静态二进制文件（这会将所有需要的库都包含到映像文件中）。相反，如果我们是编译为一个共享映像，那么它会使用其他应用程序使用的库（例如/lib/libc。so。X）。

使用uClibc进行编译，这是一个对大小进行过优化的C库，它是为嵌入式系统开发的；而不要使用标准的glibc（GNUC库）来编译。

BusyBox命令中支持的选项

BusyBox中的命令并不支持所有可用选项，不过这些命令都包含了常用的选项。如果我们需要知道一个命令可以支持哪些选项，可以使用--help选项来调用这个命令，如清单12所示。

清单12。使用--help选项调用命令

$。/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

$

这些特定的数据只有在启用了CONFIG_FEATURE_VERBOSE_USAGE选项时才可以使用。如果没有这个选项，我们就无法获得这些详细数据，但是这样可以节省大约13KB的空间。

向BusyBox中添加新命令

向BusyBox添加一个新命令非常简单，这是因为它具有良好定义的体系结构。第一个步骤是为新命令的源代码选择一个位置。我们要根据命令的类型（网络，shell等）来选择位置，并与其他命令保持一致。这一点非常重要，因为这个新命令最终会在menuconfig的配置菜单中出现（在下面的例子中，是MiscellaneousUtilities菜单）。

对于这个例子来说，我将这个新命令称为newcmd，并将它放到了。/miscutils目录中。这个新命令的源代码如清单13所示。

清单13。集成到BusyBox中的新命令的源代码

#includebusybox。h

intnewcmd_main(intargc，char*argv[])

{

inti;

printf(newcmdcalled：n);

for(i=0;i

printf(arg[%d]=%sn，i，argv[i]);

}

return0;

}

接下来，我们要将这个新命令的源代码添加到所选子目录中的Makefile。in中。在本例中，我更新了。/miscutils/Makefile。in文件。请按照字母顺序来添加新命令，以便维持与现有命令的一致性：

清单14。将命令添加到Makefile。in中

MISCUTILS-$(CONFIG_MT)+=mt。o

MISCUTILS-$(CONFIG_NEWCMD)+=newcmd。o

MISCUTILS-$(CONFIG_RUNLEVEL)+=runlevel。o

接下来再次更新。/miscutils目录中的配置文件，以便让新命令在配置过程中是可见的。这个文件名为Config。in，新命令是按照字母顺序添加的：

清单15。将命令添加到Config。in中

configCONFIG_NEWCMD

boolnewcmd

defaultn

help

newcmdisanewtestcommand。

这个结构定义了一个新配置项（通过config关键字）以及一个配置选项（CONFIG_NEWCMD）。新命令可以启用，也可以禁用，因此我们对配置的菜单属性使用了bool（Boolean）值。这个命令默认是禁用的（n表示No），我们可以最后放上一个简短的Help描述。在源代码树的。/scripts/config/Kconfig-language。txt文件中，我们可以看到配置语法的完整文法。

接下来需要更新。/include/applets。h文件，使其包含这个新命令。将下面这行内容添加到这个文件中，记住要按照字母顺序。维护这个次序非常重要，否则我们的命令就会找不到。

清单16。将命令添加到applets。h中

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

这定义了命令名（newcmd），它在Busybox源代码中的函数名（newcmd_main），应该在哪里会为这个新命令创建链接（在这种情况中，它在/usr/bin目录中），最后这个命令是否有权设置用户id（在本例中是no）。

倒数第二个步骤是向。/include/usage。h文件中添加详细的帮助信息。正如您可以从这个文件的例子中看到的一样，使用信息可能非常详细。在本例中，我只添加了一点信息，这样就可以编译这个新命令了：

清单17。向usage。h添加帮助信息

#definenewcmd_trivial_usageNone

#definenewcmd_full_usageNone

最后一个步骤是启用新命令（通过makemenuconfig，然后在MiscellaneousUtilities菜单中启用这个选项）然后使用make来编译BusyBox。

使用新的BusyBox，我们可以对这个新命令进行测试，如清单18所示。

清单18。测试新命令

$。/busyboxnewcmdarg1

newcmdcalled：

arg[0]=newcmd

arg[1]=arg1

$。/busyboxnewcmd--help

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

Usage：newcmdNone

None

就是这样！BusyBox开发人员开发了一个优秀但非常容易扩展的工具。

结束语

BusyBox是为构建内存有限的嵌入式系统和基于软盘系统的一个优秀工具。BusyBox通过将很多必需的工具放入一个可执行程序，并让它们可以共享代码中相同的部分，从而对它们的大小进行了很大程度的缩减，BusyBox对于嵌入式系统来说是一个非常有用的工具，因此值得我们花一些时间进行探索。