BusyBox 的诞生

BusyBox 最初是由 Bruce Perens 在 1996 年为 Debian GNU/Linux 安装盘编写的。其目标是在一张软盘上创建一个可引导的 GNU/Linux 系统，这可以用作安装盘和急救盘。一张软盘可以保存大约 1.4-1.7MB 的内容，因此这里没有多少空间留给 Linux 内核以及相关的用户应用程序使用。


BusyBox 许可证



BusyBox 是按照 GNU General Public License（GPL）许可证发行的。这意味着如果我们在一个项目中使用 BusyBox，就必须遵守这个许可证。我们可以在 BusyBox Web 站点（请参看本文后面  参考资料  


BusyBox 揭露了这样一个事实：很多标准 Linux 工具都可以共享很多共同的元素。例如，很多基于文件的工具（比如  grep   和  find

BusyBox 是如何工作的？

为了让一个可执行程序看起来就像是很多可执行程序一样，BusyBox 为传递给 C 的 main 函数的参数开发了一个很少使用的特性。回想一下 C 语言的 main 函数的定义如下：


POSIX 环境



尽管 BusyBox 的目标  


清单 1. C 的 main 函数 

int main( int argc, char *argv[] )


在这个定义中，argc   是传递进来的参数的个数（参数数量），而  argv   是一个字符串数组，代表从命令行传递进来的参数（参数向量）。argv  清单 2 给出的这个简单 C 程序展示了 BusyBox 的调用。它只简单地打印  argv  清单 2. BusyBox 使用  argv[0]   

// test.c
#include <stdio.h>

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

  for (i = 0 ; i < argc ; i++) {
    printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]);
  }

  return 0;
}


调用这个程序会显示所调用的第一个参数是该程序的名字。我们可以对这个可执行程序重新进行命名，此时再调用就会得到该程序的新名字。另外，我们可以创建一个到可执行程序的符号链接，在执行这个符号链接时，就可以看到这个符号链接的名字。

清单 3. 在使用新命令更新 BusyBox 之后的命令测试 

$ gcc -Wall -o test test.c


$ ./test arg1 arg2


argv[0] = ./test
argv[1] = arg1
argv[2] = arg2

$ mv test newtest


$ ./newtest arg1


argv[0] = ./newtest
argv[1] = arg1

$ ln -s newtest linktest


$ ./linktest arg


argv[0] = ./linktest
argv[1] = arg


BusyBox 使用了符号链接以便使一个可执行程序看起来像很多程序一样。对于 BusyBox 中包含的每个工具来说，都会这样创建一个符号链接，这样就可以使用这些符号链接来调用 BusyBox 了。BusyBox 然后可以通过  argv[0]  

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配置并编译 BusyBox

我们可以从 BusyBox 的 Web 站点上下载最新版本的 BusyBox（请参看  参考资料  

清单 4. 展开 BusyBox 

$ tar xvfz busybox-1.1.1.tar.gz


$


结果会生成一个目录，名为 busybox-1.1.1，其中包含了 BusyBox 的源代码。要编译默认的配置（其中包含了几乎所有的内容，并禁用了调试功能），请使用  defconfig  

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

清单 5. 编译默认的 BusyBox 配置 

$ cd busybox-1.1.1


$ make defconfig


$ 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 ash shell 

$ ./busybox pwd


/usr/local/src/busybox-1.1.1
$ ./busybox ash


/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  ash   shell，并在  ash   中调用了  pwd

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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  menuconfig   make 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  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  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 

$ make menuconfig


$ 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 

$ make install


$


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  

清单 9. 将符号链接安装到另外一个目录中 

$ make PREFIX=/tmp/newtarget install


$


使用  install   make 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  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  

清单 10. 在运行时创建命令链接 

$ ./busybox --install -s


$


-s  

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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

menuconfig

N-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  

清单 11. 编译 BusyBox 二进制程序 

$ make allyesconfig


$ make


$


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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：

  1. 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

  1. 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 （GNU C 库）来编译。

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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  

清单 12. 使用 --help 选项调用命令 

$ ./busybox wc --help


BusyBox v1.1.1 (2006.04.09-15:27+0000) multi-call binary

Usage: wc [OPTION]... [FILE]...

Print line, word, and byte counts for each FILE, and a total line if
more than one FILE is specified. With no FILE, read standard input.

Options:
	-c	print the byte counts
	-l	print the newline counts
	-L	print the length of the longest line
	-w	print the word counts

$


这些特定的数据只有在启用了  CONFIG_FEATURE_VERBOSE_USAGE  

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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 Miscellaneous Utilities 菜单）。

对于这个例子来说，我将这个新命令称为  newcmd

清单 13. 集成到 BusyBox 中的新命令的源代码 

#include "busybox.h"

int newcmd_main( int argc, char *argv[] )
{
  int i;

  printf("newcmd called:\n");

  for (i = 0 ; i < argc ; i++) {

    printf("arg[%d] = %s\n", i, argv[i]);

  }

  return 0;
}


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  

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 

config CONFIG_NEWCMD
	bool "newcmd"
	default n
	help
	  newcmd is a new test command.


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  

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

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 

#define newcmd_trivial_usage	"None"
#define newcmd_full_usage	"None"


最后一个步骤是启用新命令（通过  make menuconfig ，然后在 Miscellaneous Utilities 菜单中启用这个选项）然后使用  make  

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 

$ ./busybox newcmd arg1


newcmd called:
arg[0] = newcmd
arg[1] = arg1
$ ./busybox newcmd --help


BusyBox v1.1.1 (2006.04.12-13:47+0000) multi-call binary

Usage: newcmd None

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。

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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。

参考资料

学习

  • 您可以参阅本文在 developerWorks 全球站点上的  英文原文   。
  • uClibc   是  glibc   一个精简内存需求的替代品。尽管它需要的资源比 glibc 少，但是将应用程序移植到 uClibc 上通常只需要重新编译即可。
  • Open Group 站点上的  POSIX FAQ   可以帮助我们学习更多有关 POSIX 的知识。这个规范的第 3 部分详细介绍了 shell 和工具的相关内容。
  • LinuxTiny   是用来减少 2.6 版本的 Linux 内核对内存和磁盘需求的一系列补丁，它只有 2MB 大小的 RAM。如果您对精简 2.6 版本的 Linux 内核感兴趣，请尝试一下 Matt Mackall 所开发的这个工具。 
  • 在  developerWorks Linux 专区   可以找到为 Linux 开发人员准备的更多资源。 
  • 随时关注  developerWorks 技术事件和网络广播 。 

获得产品和技术

  • 下载  BusyBox   的最新版本。我们可以找到最新的新闻、勘误以及使用并改进 BusyBox 的教程。
  • 在您的下一个开发项目中采用  IBM 试用软件 ，这可以从 developerWorks 上直接下载。