• 初识Android下的busybox与toolbox


    2020-03-25

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    原来 Android 中的 busybox 与 toolbox 是两套程序。

    busybox 是一个嵌入式领域常用的软件。它是一个命令集工具,像传统的PC端的Linux系统上的大多数命令的实现都被封装在 busybox 程序中。在嵌入式平台上就可以将这些命令以参数的形式传递给 busybox 工具集,进而实现相应的功能。

    那为什么嵌入式平台不能直接像PC端那样,直接将各个命令所对应的程序预置在板端,而非要包装在一个 busybox 中呢?其最主要的原因还是因为这些命令所对应的程序加起来太过庞大,嵌入式平台的存储资源通常是比较有限的,为了节约存储空间,就将这些命令集合在一个程序中。那集合以后的程序又凭什么能比PC端那种分散开来的形式体积要小呢?一个主要的原因是因为这些命令中,有不少命令的实现都是相同的。busybox 就将这些相同的部分提取出来让多个命令共用。如此一来随着命令数量的增多,就能比较大程度地缩减程序体积了。

    Android平台是基于嵌入式Linux的。通过串口或者 adb shell 可以像在嵌入式Linux平台上那样敲击命令以实现某些目的。

    Android平台的命令系统一般而言可以认为分为两类:

    1、busybox 实现的命令系统

    2、toolbox 实现的命令系统

    toolbox 命令系统是Android平台默认的命令系统。

    例如,我们可以像在PC端的Linux系统shell上那样直接敲击常见Linux命令:

    root@rk312x:/ # ll
    drwxr-xr-x root     root              1970-01-01 08:00 acct
    drwxrwx--- system   cache             1970-01-01 16:00 cache
    -rwxr-x--- root     root       264120 1970-01-01 08:00 charger
    dr-x------ root     root              1970-01-01 08:00 config
    
    root@rk312x:/ # pwd
    /
    root@rk312x:/ # cd
    root@rk312x:/data #
    root@rk312x:/data # grep -nr "yes" /system/bin/                                
    Binary file /system/bin/busybox matches
    Binary file /system/bin/cat matches
    Binary file /system/bin/chcon matches

    这里的每一条命令,其实都对应着一个应用程序,它们位于 /system/bin 目录下:

    root@rk312x:/ # ll /system/bin/                                                
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:10 cat -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:10 chcon -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:10 chmod -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:10 chown -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 clear -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 cmp -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 cp -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 date -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 dd -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 df -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 dmesg -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 du -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 getenforce -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 getevent -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 getprop -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 getsebool -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 grep -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 hd -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 id -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 ifconfig -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 iftop -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 insmod -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 ioctl -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 ionice -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 kill -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 ln -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 load_policy -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 log -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 ls -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 lsmod -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 lsof -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 md5 -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 mkdir -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 mkswap -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 mount -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 mv -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 nandread -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 netstat -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 newfs_msdos -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 notify -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 printenv -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 ps -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 r -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 readlink -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 renice -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 restorecon -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 rm -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 rmdir -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 rmmod -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 route -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 runcon -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 schedtop -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 sendevent -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 setconsole -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 setenforce -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 setprop -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 setsebool -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 sleep -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 smd -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 start -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 stop -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 swapoff -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 swapon -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 sync -> toolbox
    -rwxr-xr-x root     root       139048 2020-03-25 22:18 toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 top -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 touch -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 umount -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 uptime -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 vmstat -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 watchprops -> toolbox
    lrwxr-xr-x root     shell             2020-03-21 18:05 wipe -> toolbox

    只是每一条命令都只是 /system/bin/toolbox 程序的“影分身”而已。

    由此可见,这个 Android 平台的 toolbox 与嵌入式Linux平台下的 busybox 一样,是一个命令工具集。我们在串口控制台或 adb shell 上敲命令的时候其实就是在执行这些程序。而这些程序又由于是 toolbox 的分身,就会将这些程序名称,也即命令内容作为程序启动参数传递给 toolbox 的 main(int argc, char **argv) 函数,随后 toolbox 再根据不同的命令执行不一样的动作。

    toolbox 的源码位于Android工程源码的以下目录:

    ./system/core/toolbox

    toolbox 程序的入口函数位于 toolbox.c 中:

    这份源码本质上并不复杂,有兴趣的同学可以自行去研究研究。同样的,如果你有特殊需求,也完全可以在这里添加自己的命令程序。

    busybox 一般来说都是直接预置可执行程序在Android系统源码中的,并不像 toolbox 那样会有源代码。

    不过 busybox 有官方网站,上面刊载了各版本的源码与文档等资料:

    下载地址:http://www.busybox.net/

    在 Android 中,busybox 并不像 toolbox 那样将各命令都以软链接的形式释放出来。

    如果想使用 busybox 的命令系统,则必须将命令以启动参数的形式传递给 busybox 程序:

    busybox ls -al
    busybox pwd
    busybox find -name "*.apk"

    我们也可以通过下面这条命令列出 busybox 支持的所有命令:

    busybox --list

    busybox 命令系统与 toolbox 命令系统在表现形式上可能是不一样的,例如,同样是 ls -al 命令,二者所列举的信息却是有所不同的:

    root@rk312x:/sdcard # ls -al
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 .android_secure
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 Alarms
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 DCIM
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 Download
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 LOST.DIR
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 Movies
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 Music
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 Notifications
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 Pictures
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 Podcasts
    drwxrwxr-x system   sdcard_rw          1980-01-01 00:00 Ringtones
    root@rk312x:/sdcard # 
    root@rk312x:/sdcard # busybox ls -al                                           
    total 96
    drwxrwxr-x   13 system   sdcard_r      8192 Jan  1 08:00 .
    drwxrwxr-x    9 root     system           0 Jan  1 08:00 ..
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 .android_secure
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 Alarms
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 DCIM
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 Download
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 LOST.DIR
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 Movies
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 Music
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 Notifications
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 Pictures
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 Podcasts
    drwxrwxr-x    2 system   sdcard_r      8192 Jan  1  1980 Ringtones

    因此,如果我们发现某个命令不太能符合需求,则可以尝试一下使用另一套命令系统。同时,两套命令系统所包含的命令也会有差异。如,toolbox 就不包含 find 命令,而 busybox 却支持 find 命令。

    最后再额外提一点:在Android平台,无论是串口控制台还是adb的shell,其本质都是在一个登录了的shell程序中运行。就像PC端Linux的 shell 机制一样。Android平台上默认的shell程序是 /system/bin/sh 程序。在 init.rc 中可以发现串口控制台其实就是一个 /system/bin/sh 程序的别名:

    而 adb 的 shell 就更不用说了。


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