fs之BusyBox的使用与编译

Posted on 2017-11-02 Edited on 2023-08-03 In embedded linux

如题.

总览

本文使用 linux-2.6.22.6 内核, 使用jz2440开发板.

什么是BusyBox

BusyBox 是linux下的一个应用程序, 集成了最常用的Linux命令和工具.
在jz2440开发板里, BusyBox是内核成功启动后, 调用的第一个应用程序.
启动jz2440开发板, 在终端内输入如下指令, 可以发现系统指令都是BusyBox的软链接.

# 开发板终端
$ ls -l /bin/ls
lrwxrwxrwx    1 1000     1000            7 Jan 22  2008 /bin/ls -> busybox
$ ls -l /bin/cp
lrwxrwxrwx    1 1000     1000            7 Jan 22  2008 /bin/cp -> busybox

$ ls -l /linuxrc
lrwxrwxrwx    1 1000     1000           11 Jan 22  2008 /linuxrc -> bin/busybox
$ ls -l /sbin/init
lrwxrwxrwx    1 1000     1000            7 Jan 22  2008 /sbin/init -> ../bin/busybox
$ ls -l /bin/sh
lrwxrwxrwx    1 1000     1000            7 Jan 22  2008 /bin/sh -> busybox

BusyBox的使用

内核启动后, 调用的第一个应用程序就是BusyBox. 而BusyBox的职责如下:

读取配置文件, /etc/inittab
解析配置文件, <id>:<runlevels>:<action>:<process>
- 指定程序, <process>
- 何时执行, <action>
执行程序

启动BusyBox

由 kernel之内核启动分析可知,
start_kernel 函数最后会尝试调用: run_init_process(execute_command);, 由uboot的传入execute_command.
查看uboot的bootargs环境变量, init=/linuxrc, 所以会执行 run_init_process("/linuxrc")
由于 /linuxrc 是 /bin/busybox 的软连接, 所以最终调用了busybox.

如果调用失败, 会依次尝试如下指令, 但这些指令都是busybox的软连接, 等同于调用了busybox指令

run_init_process("/sbin/init");, busybox的软连接
run_init_process("/etc/init");, 指令不存在
run_init_process("/bin/init");, 指令不存在
run_init_process("/bin/sh");, busybox的软连接

BusyBox 源码大致的函数调用关系:

init_main, busybox的入口
- parse_inittab, 准备分析配置文件
  - file=fopen(INITTAB, "r"), 打开配置文件 /etc/inittab
  - new_init_action, 创建并链表化 init_action 结构.
- run_actions(SYSINIT), 初始化工作, 最早被执行
  - waitfor(a,0), 等待执行完成
  - delete_init_action(a), 从 init_action_list 链表中删除, 不会再被执行了
- run_actions(WAIT), 等待执行完成
  - 同 run_actions(SYSINIT)
- run_actions(ONCE), 执行一次且不会等待执行完成.
  - run(a), 执行指令, 不会等待执行完成
  - delete_init_action(a), 从链表中删除
- run_actions(RESPAWN), 如果子进程终止, 那么会重新孵化(调用执行).
- run_actions(ASKFIRST), 相比于RESPAWN, 要求用户按键确认.

BusyBox使用说明

查看busybox源码, busybox-1.7.0/examples/inittab 文件内有较为详细的说明.
关键内容如下:

配置文件格式: <id>:<runlevels>:<action>:<process>
<id>, 指定tty终端. 非强制, 会在前面加上 /dev/ 变成 /dev/<id>
- 譬如 tty2, 实际运行的终端是 /dev/tty2
- 如果没有值的话, 对应的文件会是 /dev/null
<runlevels>, 忽略
<action>, 包括:
- sysinit, 用作系统初始化, 执行指令并等待完成
- respawn, 执行指令, 如果子线程终止, 会被重新孵化/执行
- askfirst, 功能同 respawn, 只是需要用户按键确认
- wait, 执行指令并等待完成
- once, 执行指令不等待.
- restart, ctrlaltdel, shutdown, 由linux内核信号量传递而来. 执行指令并等待.
<process>, 要执行的应用程序或者脚本
如果BusyBox没有找到 /etc/inittab 文件, 则会自动加载如下应用程序:
- ::sysinit:/etc/init.d/rcS, 系统初始化时, 调用rcS脚本
- ::askfirst:/bin/sh, 询问后, 运行终端
- ::ctrlaltdel:/sbin/reboot, 按键重启
- ::shutdown:/sbin/swapoff -a, 关机时要做的事
- ::shutdown:/bin/umount -a -r, 关机时要做的事
- ::restart:/sbin/init, 重启后要做的事
jz2440的 /etc/inittab 内容如下
- ::sysinit:/etc/init.d/rcS, 初始化配置
- s3c2410_serial0::askfirst:-/bin/sh, 指定串口运行终端
- ::ctrlaltdel:/sbin/reboot, 特定按键重启
- ::shutdown:/bin/umount -a -r, 关机时要做的事

BusyBox的编译

BusyBox的编译和安装可以查看源码内提供的 INSRALL 文件. 编译方法和过程和内核是类似的.
在linux主机ubuntu下进行交叉编译:

tar -xjf busybox-1.7.0.tar.bz2      # 解压
cd busybox-1.7.0/                   # 进入目录, pwd=./busybox-1.7.0
make menuconfig                     # 会弹出UI配置界面

# 如果报错: *** mixed implicit and normal rules: deprecated syntax
# 修改makefile相关的行:
# config %config: 修改为 %config:
# / %/: 修改为 %/

BusyBox的配置项也非常多, 在此就不深入研究了.
需要注意的是, 因为这里是交叉编译. 所以编译前, 需要修改BusyBox的编译工具链.
因为没有在Menuconfig界面里找到, 所以通过Makefile文件直接修改

# pwd=./busybox-1.7.0
vim Makefile

# vim 界面
# 使用 :/COMPILE 找到 CROSS_COMPILE 配置项, 修改为
CROSS_COMPILE   ?= arm-linux-
# 使用 :wq 保存退出

make                # 编译

# 安装, 不能使用 make install, 否则Linux主机Ubuntu的命令就会被破坏掉!
mkdir ~/jz2440/fs_first                         # 创建一个filesystem, 实验用
make CONFIG_PREFIX=~/jz2440/fs_first install    # 安装到指定目录
# 再次强调, 这里是交叉编译, 不能直接用 make install. 否则linux主机的系统就被破坏了.

# 查看 fs_first 目录
# 可以看到全部都是常用的linux指令, 存放在 /bin /sbin /usr/bin /usr/sbin 目录下面.
cd ~/jz2440/fs_first/
total 20
drwxrwxr-x 5 name group 4096 Nov  2 15:46 ./
drwxrwxrwx 7 name group 4096 Nov  2 15:44 ../
drwxrwxr-x 2 name group 4096 Nov  2 15:46 bin/
lrwxrwxrwx 1 name group   11 Nov  2 15:46 linuxrc -> bin/busybox*
drwxrwxr-x 2 name group 4096 Nov  2 15:46 sbin/
drwxrwxr-x 4 name group 4096 Nov  2 15:46 usr/

这样, BusyBox编译就完成了.
然后, 就可以考虑构建linux的文件系统了

要构建一个最小的linux根文件系统, 至少需要如下文件:

dev/console, linux内核的标准IO接口
dev/null, 相当于一个NULL文件
init进程, 即 bin/busybox
etc/inittab 配置文件, (可以省略, busybox会调用其默认值)
配置文件里指定的应用程序或脚本, 如 /etc/init.d/rcS bin/sh
C语言库 lib/

DRA&PHO