BusyBox init及其inittab文件分析

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adaptiver

4669人浏览 · 2011-08-08 19:59:53

adaptiver · 2011-08-08 19:59:53 发布

由于BusyBox自身的一些特点，BusyBox init非常适合在嵌入式系统开发中使用，被誉为“嵌入式linux的瑞士军刀”，它可以为嵌入式系统提供只要的init功能，并且通过定制可以做得非常精炼。inittab是帮助init完成系统配置的主要文件。
/* Line is: "id:runlevel_ignored:action:command" */

这是BusyBox-1.11.1中init.c文件中的一句注释，该注释指明了inittab文件中每行的格式。以下对各字段进行简要解析：

1、id

尽管该格式与发行版linux的Sys V init类似，但是，id在BusyBox的init中具有不同的意义。对BusyBox而言， id用来指定启动进程的控制终端。如果所启动的进程并不是可以交互的shell，例如BusyBox的sh（ash），应该会有个控制终端，如果控制终端不存在，BusyBox的sh会报错。

2、runlevel_ignored

由该字段的名称可知， BusyBox init忽略runlevel_ignored字段，所以配置inittab时空着它就行了。

4、command

command字段用来指定要执行命令（含路径），包括命令行选项。

3、action

在BusyBox-1.11.1中init.c定义了以下8种action

static const char actions[ ] = STR_SYSINIT "sysinit/0" STR_RESPAWN "respawn/0" STR_ASKFIRST "askfirst/0" STR_WAIT "wait/0" STR_ONCE "once/0" STR_CTRLALTDEL "ctrlaltdel/0" STR_SHUTDOWN "shutdown/0" STR_RESTART "restart/0" ;

其中，STR_SYSINIT、STR_RESPAWN、STR_ASKFIRST、STR_WAIT、STR_ONCE、 STR_CTRLALTDEL、STR_SHUTDOWN、STR_RESTART为action_type，即action的编码。它们各占1字节，具体定义如下：

# define STR_SYSINIT "/x01" # define STR_RESPAWN "/x02" # define STR_ASKFIRST "/x04" # define STR_WAIT "/x08" # define STR_ONCE "/x10" # define STR_CTRLALTDEL "/x20" # define STR_SHUTDOWN "/x40" # define STR_RESTART "/x80"

下表列举了这 8种action的含义：

action	含义
sysinit	为init提供初始化命令脚本的路径
respawn	每当相应的进程终止执行时，重新启动该进程
askfirst	类似respawn，主要用途是减少系统上执行的终端应用程序的数量。它将会促使init在控制台上显示“Please press Enter to active this console”的信息，并在重新启动进程之前等待用户按下“enter”键
wait	告诉init必须等到相应的进程执行完成之后才能继续执行
once	仅执行相应的进程一次，而且不会等待它执行完成
ctratldel	当按下Ctrl+Alt+Delete组合键时，执行相应的进程
shutdown	当系统关机时，执行相应的进程
restart	当init重新启动时，执行相应的进程，通常此处所执行的进程就是init本身

下面简要介绍一下BusyBox init怎么对inittab进行分析执行的。由BusyBox-1.11.1中init.c文件可知，BusyBox init通过init_main方法对inittab文件的分析执行，大致过程如下：

1、init_main方法先通过parse_inittab分析inittab文件，将该文件中的每一行通过 new_init_action(uint8_t action_type, const char *command, const char *cons)添加到init_action_list列表中。其中cons就是每行的id字段。init_action_list的定义如下：

/* Set up a linked list of init_actions, to be read from inittab */

/* inittab文件的每一行都会保存为一个init_action节点，并且所有 init_action节点会被链接成一个叫init_action_list的列表*/ struct init_action { struct init_action * next; pid_t pid; /* 实际执行该command的进程ID*/ uint8_t action_type; /* action的类型 */ char terminal[ CONSOLE_NAME_SIZE] ; /* 运行该command的终端 */ char command[ COMMAND_SIZE] ; /* 保存command字段（含命令行选项）*/ } ; /* Static variables */ static struct init_action * init_action_list = NULL ;

若不支持ENABLE_FEATURE_USE_INITTAB或支持ENABLE_FEATURE_USE_INITTAB但inittab文件不存在，则执行一个默认的操作，如下：

if ( ENABLE_FEATURE_USE_INITTAB) file = fopen ( INITTAB, "r" ) ; else file = NULL ; /* No inittab file -- set up some default behavior */ if ( file = = NULL ) { /* Reboot on Ctrl-Alt-Del */ new_init_action( CTRLALTDEL, "reboot" , "" ) ; /* Umount all filesystems on halt/reboot */ new_init_action( SHUTDOWN , "umount -a -r" , "" ) ; /* Swapoff on halt/reboot */ if ( ENABLE_SWAPONOFF) new_init_action( SHUTDOWN , "swapoff -a" , "" ) ; /* Prepare to restart init when a QUIT is received */ new_init_action( RESTART, "init" , "" ) ; /* Askfirst shell on tty1-4 */ new_init_action( ASKFIRST, bb_default_login_shell, "" ) ; new_init_action( ASKFIRST, bb_default_login_shell, VC_2) ; new_init_action( ASKFIRST, bb_default_login_shell, VC_3) ; new_init_action( ASKFIRST, bb_default_login_shell, VC_4) ; /* sysinit */ new_init_action( SYSINIT, INIT_SCRIPT, "" ) ; return ; }

通过代码中的英文注释，应该都可以看懂该代码。需要解释可能只有INIT_SCRIPT。INIT_SCRIPT的定义如下：

#define INIT_SCRIPT "/etc/init.d/rcS" /* Default sysinit script. */

即， BusyBox init默认的初始化脚本是/etc/init.d/rcS。

当支持ENABLE_FEATURE_USE_INITTAB且inittab文件存在时，BusyBox init会对inittab文件进行如下分析：

//循环获取inittab文件中的每一行到buf中

while ( fgets ( buf, COMMAND_SIZE, file ) ! = NULL ) {

//定义action的种类 static const char actions[ ] = STR_SYSINIT "sysinit/0" STR_RESPAWN "respawn/0" STR_ASKFIRST "askfirst/0" STR_WAIT "wait/0" STR_ONCE "once/0" STR_CTRLALTDEL "ctrlaltdel/0" STR_SHUTDOWN "shutdown/0" STR_RESTART "restart/0" ; char tmpConsole[ CONSOLE_NAME_SIZE] ; char * id, * runlev, * action, * command; const char * a;

/*通过跳过空格，并截取到换行/n为止，来获取本行的有效内容，并保存于id中*/ /* Skip leading spaces */ id = skip_whitespace( buf) ; /* Trim the trailing '/n' */ * strchrnul( id, '/n' ) = '/0' ;

//若为注释，跳出本次循环 /* Skip the line if it is a comment */ if ( * id = = '#' | | * id = = '/0' ) continue ; /* Line is: "id:runlevel_ignored:action:command" */

//获取runlev字段 runlev = strchr ( id, ':' ) ; if ( runlev = = NULL /*|| runlev[1] == '/0' - not needed */ ) goto bad_entry;

//获取action字段 action = strchr ( runlev + 1, ':' ) ; if ( action = = NULL /*|| action[1] == '/0' - not needed */ ) goto bad_entry;

//获取command字段 command = strchr ( action + 1, ':' ) ; if ( command = = NULL | | command[ 1] = = '/0' ) goto bad_entry;

/*循环遍历actions数组，查找数组中与action字段相同的元素。找到后，通过new_init_action方法，将该元素的第一个字符（即action_type编码）和id及command字段作为一init_action节点添加到init_action_list列表中。接着跳到下一行进行处理*/ * command = '/0' ; /* action => ":action/0" now */ for ( a = actions; a[ 0] ; a + = strlen ( a) + 1) {

//查到数组actions中与action字段相同的元素 if ( strcmp ( a + 1, action + 1) = = 0) { //截取id字段，格式为"id/0"

* runlev = '/0' ;

//若id字段非空 if ( * id ! = '/0' ) {

//若id字段带前缀/dev/，先截掉该前缀 if ( strncmp ( id, "/dev/" , 5) = = 0) id + = 5;

//复制字符串/dev/到tmpConsole临时缓存区中 strcpy ( tmpConsole, "/dev/" ) ;

/*再将id字段复制到tmpConsole第5个字符之后，即/dev/之后。这样tmpConsole就成为了某一设备文件名（含路径）。对于BusyBox init来说，tmpConsole是终端设备*/ safe_strncpy( tmpConsole + 5, id, sizeof ( tmpConsole) - 5) ;

/*来到这里，应该就明白为什么BusyBox init的id字段是控制终端*/ id = tmpConsole; }

//将action_type、command和控制终端id作为一init_action节点，添加到init_action_list列表中。从这里可以看出BusyBox init忽略了runlevel字段 new_init_action( ( uint8_t ) a[ 0] , command + 1, id) ; goto next_line; } } * command = ':' ; /* Choke on an unknown action */ bad_entry: message( L_LOG | L_CONSOLE, "Bad inittab entry: %s" , id) ; next_line: ; }

2、BusyBox init分析完inittab之后，就是执行各command了。BusyBox init通过run_actions(int action_type)方法，查找init_action_list列表中action类型为action_type的所有init_action，并为符合条件的init_action节点调用run(const struct init_action *a)。而实际上，run方法中，是通过init_exec(a->command)来执行具体的command。run_actions的源码如下：

/* Run all commands of a particular type */ static void run_actions( int action_type) { struct init_action * a, * tmp; // 遍历init_action_list列表，查找类型为action_type的节点 for ( a = init_action_list; a; a = tmp) { tmp = a- > next;

//查到类型为action_type的节点 if ( a- > action_type & action_type) { // Pointless: run() will error out if open of device fails. ///* a->terminal of "" means "init's console" */ //if (a->terminal[0] && access(a->terminal, R_OK | W_OK)) { // //message(L_LOG | L_CONSOLE, "Device %s cannot be opened in RW mode", a->terminal /*, strerror(errno)*/); // delete_init_action(a); //} else if ( a- > action_type & ( SYSINIT | WAIT | CTRLALTDEL | SHUTDOWN | RESTART) ){/*若该节点类型为SYSINIT、WAIT、CTRLALTDEL、SHUTDOWN 和RESTART的init_action，init会等待它的command执行完，再继续执行。并且command执行完后，删除该节点*/ waitfor( run( a) ) ; delete_init_action( a) ; } else if ( a- > action_type & ONCE) {

/*action_type为ONCE的init_action，init则不会等待它执行完,并且将该节点从init_action_list中删除*/ run( a) ; delete_init_action( a) ; } else if ( a- > action_type & ( RESPAWN | ASKFIRST) ) { /* Only run stuff with pid==0. If they have * a pid, that means it is still running */

/*当action_type为RESOAWN或ASKFIRST的init_action，且执行该init_action的command的进程已死（通过a->pid == 0判断，已死RESOAWN或ASKFIRST的command进程，其init_action的pid域都会在init_main方法被置为0，具体见本文最后一段源码）时，调用run方法fork一子进程（用于执行command），并将run返回的子进程ID保存于init_action的pid 域*/ if ( a- > pid = = 0) { a- > pid = run( a) ; } } } } }

由run_actions源码可知：action_type为SYSINIT、WAIT、CTRLALTDEL、SHUTDOWN 、 RESTART和ONCE的init_action，执行其command后，都会通过delete_init_action(struct init_action *action)将它从init_action_list中删除，这样做的原因可能是：这些init_action节点只会被BusyBox init执行一次，并且删除它们可提高对init_action_list其它类型的init_action节点的查找效率并节省空间。结合以下 BusyBox init对各类init_action的执行顺序，可能会更好的理解这一点。

由init_main方法可知，BusyBox init对各类init_action的执行顺序如下：

/* Now run everything that needs to be run */ /* First run the sysinit command */ run_actions( SYSINIT) ; /* Next run anything that wants to block */ run_actions( WAIT) ; /* Next run anything to be run only once */ run_actions( ONCE) ; /* Now run the looping stuff for the rest of forever */ while ( 1) { /* run the respawn/askfirst stuff */ run_actions( RESPAWN | ASKFIRST) ; /* Don't consume all CPU time -- sleep a bit */ sleep ( 1) ; /* Wait for any child process to exit */ wpid = wait( NULL ) ; while ( wpid > 0) { /* Find out who died and clean up their corpse */ for ( a = init_action_list; a; a = a- > next) { if ( a- > pid = = wpid) { /* Set the pid to 0 so that the process gets * restarted by run_actions() */ a- > pid = 0; message( L_LOG, "process '%s' (pid %d) exited. " "Scheduling for restart." , a- > command, wpid) ; } } /* see if anyone else is waiting to be reaped */ wpid = wait_any_nohang( NULL ) ; } } }

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