BusyBox init及其inittab文件分析

转帖自：http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=23089249&do=blog&cuid=2208026
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); } } }