BusyBox init及其inittab文件分析（转）

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BusyBox init及其inittab文件分析（转）

2019-07-13 04:02发布生成海报

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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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