BusyBox 的誕生

BusyBox 最初是由 Bruce Perens 在 1996 年為 Debian GNU/Linux 安裝盤編寫的。其目標是在一張軟盤上創(chuàng)建一個可引導的 GNU/Linux 系統(tǒng)，這可以用作安裝盤和急救盤。一張軟盤可以保存大約 1.4-1.7MB 的內容，因此這里沒有多少空間留給 Linux 內核以及相關的用戶應用程序使用。

BusyBox 許可證
BusyBox 是按照 GNU General Public License（GPL）許可證發(fā)行的。這意味著如果我們在一個項目中使用 BusyBox，就必須遵守這個許可證。我們可以在 BusyBox Web 站點（請參看本文后面參考資料一節(jié)的內容）上看到這個許可證的內容。BusyBox 團隊似乎正忙于監(jiān)視違反這個許可證的情況。實際上，他們維護了一個 “Hall of Shame” 頁面來說明違反者的情況。

BusyBox 揭露了這樣一個事實：很多標準 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）都需要在目錄中搜索文件的代碼。當這些工具被合并到一個可執(zhí)行程序中時，它們就可以共享這些相同的元素，這樣可以產生更小的可執(zhí)行程序。實際上， BusyBox 可以將大約 3.5MB 的工具包裝成大約 200KB 大小。這就為可引導的磁盤和使用 Linux 的嵌入式設備提供了更多功能。我們可以對 2.4 和 2.6 版本的 Linux 內核使用 BusyBox。

BusyBox 是如何工作的？

為了讓一個可執(zhí)行程序看起來就像是很多可執(zhí)行程序一樣，BusyBox 為傳遞給 C 的 main 函數的參數開發(fā)了一個很少使用的特性?；叵胍幌?C 語言的 main 函數的定義如下：

POSIX 環(huán)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(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。
清單 1. C 的 main 函數

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

在這個定義中，argc是傳遞進來的參數的個數（參數數量），而argv是一個字符串數組，代表從命令行傳遞進來的參數（參數向量）。argv的索引 0 是從命令行調用的程序名。

清單 2 給出的這個簡單 C 程序展示了 BusyBox 的調用。它只簡單地打印argv向量的內容。

清單 2. BusyBox 使用 argv[0] 來確定調用哪個應用程序

// test.c#include <stdio.h>int main( int argc, char *argv[] ){int i;for (i = 0 ; i < argc ; i++) {printf("argv[%d] = %sn", i, argv[i]);}return 0;}

調用這個程序會顯示所調用的第一個參數是該程序的名字。我們可以對這個可執(zhí)行程序重新進行命名，此時再調用就會得到該程序的新名字。另外，我們可以創(chuàng)建一個到可執(zhí)行程序的符號鏈接，在執(zhí)行這個符號鏈接時，就可以看到這個符號鏈接的名字。

清單 3. 在使用新命令更新 BusyBox 之后的命令測試

$ gcc -Wall -o test test.c$ ./test arg1 arg2argv[0] = ./testargv[1] = arg1argv[2] = arg2$ mv test newtest$ ./newtest arg1argv[0] = ./newtestargv[1] = arg1$ ln -s newtest linktest$ ./linktest argargv[0] = ./linktestargv[1] = arg

BusyBox 使用了符號鏈接以便使一個可執(zhí)行程序看起來像很多程序一樣。對于 BusyBox 中包含的每個工具來說，都會這樣創(chuàng)建一個符號鏈接，這樣就可以使用這些符號鏈接來調用 BusyBox 了。BusyBox 然后可以通過argv[0]來調用內部工具。

配置并編譯 BusyBox

我們可以從 BusyBox 的 Web 站點上下載最新版本的 BusyBox（請參看參考資料一節(jié)的內容）。與大部分開放源碼程序一樣，它是以一個壓縮的 tarball 形式發(fā)布的，我們可以使用清單 4 給出的命令將其轉換成源代碼樹。（如果我們下載的版本不是 1.1.1，那就請在這個命令中使用適當的版本號以及特定于這個版本號的命令。）

清單 4. 展開 BusyBox

$ tar xvfz busybox-1.1.1.tar.gz$

結果會生成一個目錄，名為 busybox-1.1.1，其中包含了 BusyBox 的源代碼。要編譯默認的配置（其中包含了幾乎所有的內容，并禁用了調試功能），請使用defconfigmake 目標：

清單 5. 編譯默認的 BusyBox 配置

$ cd busybox-1.1.1$ make defconfig$ 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(zhí)行，如清單 6 所示。

清單 6. 展示 BusyBox 命令的執(zhí)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(huán)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(huán)境中進行交叉編譯）以及 BusyBox 應該靜態(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
8f"`~.S‘q ^0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

$ make menuconfig$ 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(huán)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(huán)境

$ make install$

默認情況下，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(tǒng)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(fā)行版或嵌入式初始 RAM 磁盤時，我們可以將這個 _install 目錄遷移到目標環(huán)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

$ make PREFIX=/tmp/newtarget install$

使用installmake 目標創(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 在運行時動態(tài)創(chuàng)建。CONFIG_FEATURE_INSTALLER選項就可以啟用這個特性，在運行時可以這樣執(zhí)行：

清單 10. 在運行時創(chuàng)建命令鏈接

$ ./busybox --install -s$

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

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(zhí)行下面的命令：

清單 11. 編譯 BusyBox 二進制程序

$ make allyesconfig$ 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(tài)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(yōu)化的 C 庫，它是為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的；而不要使用標準的 glibc （GNU C 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

$ ./busybox wc --helpBusyBox v1.1.1 (2006.04.09-15:27+0000) multi-call binaryUsage: wc [OPTION]... [FILE]...Print line, word, and byte counts for each FILE, and a total line ifmore than one FILE is specified. With no FILE, read standard input.Options:-cprint the byte counts-lprint the newline counts-Lprint the length of the longest line-wprint the word counts$

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(jié)省大約 13 KB 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 Miscellaneous Utilities 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

#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] = %sn", i, argv[i]);}return 0;}

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-$(CONFIG_MT)+= mt.oMISCUTILS-$(CONFIG_NEWCMD)+= newcmd.oMISCUTILS-$(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

config CONFIG_NEWCMDbool "newcmd"default nhelpnewcmd is a new test command.

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(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

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

最后一個步驟是啟用新命令（通過make menuconfig，然后在 Miscellaneous Utilities 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

$ ./busybox newcmd arg1newcmd called:arg[0] = newcmdarg[1] = arg1$ ./busybox newcmd --helpBusyBox v1.1.1 (2006.04.12-13:47+0000) multi-call binaryUsage: newcmd NoneNone

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

結束語

BusyBox 是為構建內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行探索。