FreeBSD连载(55)：Ports Collection

第6章 定制应用软件与系统内核

　　为了充分发挥系统的性能，便需要对系统进行各种维护和配置工作。前面进行的管理和维护还是基于最初安装的FreeBSD系统，以及FreeBSD安装介质中提供的二进制软件包。这样的系统适用于大多数情况，但不是最适合特定要求的系统设置。根据系统的具体情况来定制FreeBSD的各种设置，就需要进一步的工作。主要是由于 FreeBSD是一个自由软件系统，它提供了软件的源代码可以供用户定制，可以来适应系统的具体环境。如果不能充分利用这些FreeBSD提供的源代码，就不能真正发挥 FreeBSD的最大能力。

　　FreeBSD系统提供的源代码包括三个部分，内核源代码、应用程序源代码和软件Ports的源代码。其中内核源代码用于定制内核、提高系统性能、维护硬件配置以及更新系统软件，根据需要升级硬件和保持系统不断升级以避免系统安全等方面的漏洞等任务，因此最为重要，一个系统在初始安装之后都需要重新编译内核；应用程序源代码包括安装到/bin、/sbin、/usr/bin、/usr/sbin目录中的各个应用程序的源代码；软件Ports的源代码并不是各个软件的源代码，而是各个软件的编译、安装方法的代码，这可以用来安装和管理各种应用程序。

　　这些源代码均包括在FreeBSD的安装介质中，并能通过安装程序进行安装。除了在初始安装时安装这些组件之外，系统正常运行时也能通过sysinstall或手工运行相关目录下的安装脚本install.sh来添加他们。

• 编译应用软件

　　在Internet上有很多软件包，它们遵循GPL、BSD或相似的版权许可，允许用户编译运行这些软件。正常情况下，安装一个应用软件的过程是：

• 获得源代码文件，这通常是一个使用tar打包，并使用compress或gzip压缩后的文件。一般通过ftp等网络下载工具从Internet上得到。

• 将文件解开，得到源代码文件，一般需要使用tar和gzip进行解包处理。

• 根据系统情况进行配置，通常这些软件提供了自动配置程序，能根据系统环境自动进行配置，或者可以手工更改设置文件。

• 然后就进行编译，创建可执行的程序。

• 接下来就需要将应用程序安装到系统的指定位置。

• 最后一步是配置应用程序的参数，使其能很好的执行。

　　虽然软件的作者通常已经将源代码编写相当完善，适合在多个平台上编译，但是将源代码编译成最终可执行的文件，仍然是一个花费时间且需要繁琐操作的过程。尤其是当用户对系统不是很了解的情况下，往往就可能在某一步遇到了问题，结果就会导致整个安装过程不能正常完成。

　　因此FreeBSD提供了Ports Collection机制来管理、安装软件。每种要被移植到FreeBSD上软件被称为一个Port，由某个FreeBSD的开发者维护。这个Port的维护者首先将软件移植到FreeBSD上，并将他所完成的这些移植工作按照Ports Collection 的要求进行设置，编写相关的脚本，使下载软件、配置、编译、安装的全过程能够自动完成，不需人工干预。每个Port中并没有保存软件包的源代码或者二进制代码，而只是提供了搜索它的源代码或者二进制软件包的方法。有了Ports Collection，编译、安装应用程序的过程就相当容易了。

　　Ports Collection和Packages Collection是紧密相关的，大部分Port都会有对应的二进制软件包，除非这个软件的许可权对以二进制格式分发有所限制。通常每个源代码形式的Port使用tar.gz结尾，而相应的软件包使用.tgz结尾。因此可以使用后缀来区分Port和软件包。可以从Port中直接生成对应的二进制软件包。

• Ports Collection

　　对于一般的使用者，有了FreeBSD提供的众多预编译好的软件包，就可以直接安装这些应用软件的二进制版本，而不需要使用Ports Collection重新编译软件。然而安装介质上附带的软件包是按照缺省配置生成的，适合大多数用户的需要，但并不一定最适合特定用户的特定需求。如果需要对某个软件进行定制安装，就需要使用 Ports Collection，进行修改后重新编译安装。

　　在启动这个软件的安装与管理机制之前，必须安装 ── Ports Collection的源代码ports.tgz，它在安装介质中提供，系统的初始安装过程中，安装程序将提示使用者安装Ports Collection，系统安装之后也能直接从安装介质上重新安装或更新。

　　Ports Collection的源代码被安装到/usr/ports目录中，这个目录称为Ports 树，以树状结构保存了各个应用程序的Ports。与Packages Collection的目录结构相同，Ports中也按类别进行相关分类，/usr/ports下的每个子目录都包含某一类软件，在下一级的每个子目录下就放置各个Port。

$ cd /usr/ports
$ ls
CVS             archivers       devel           math            textproc
INDEX           astro           distfiles       mbone           vietnamese
LEGAL           audio           editors         misc            www
Makefile        benchmarks      emulators       net             x11
Mk              biology         games           news            x11-clocks
README          cad             german          palm            x11-fm
README.html     chinese         graphics        print           x11-fonts
Templates       comms           japanese        russian         x11-toolkits
Tools           converters      korean          security        x11-wm
WWW_SITE        databases       lang            shells
YEAR2000        deskutils       mail            sysutils

　　因为每个Port的代码位于自己的目录中，如果仅仅只想安装某个软件包的port，在解压缩中只解某个具体的软件就可以了。

# tar zxvf /cdrom/prts/ports.tgz ports/www/netscape4.07

　　由于Ports Collection是随着应用程序的发展而常常更新的，当某个软件升级造成软件的源代码文件的名字或位置改变，因此部分Port中有关下载软件源代码的位置的设置，就很可能不再适用，从而造成某些Ports不能正常编译安装。因此当应用软件更新之后，就需要从ftp.freebsd.org更新对应这个Port的源代码。可以下载某个Port的代码并放置到正确的位置上，就能完成该port的更新，而不必更新整个Ports Collection。或者使用cvsup来同步源代码，更新Ports Collection。

　　由于Ports Collection中收集的软件相当多，因此要想了解每个软件的用途并找出有用的软件就有些困难。如果一个一个去看软件的文档，需要花费大量的时间。因此 FreeBSD提供了一些简单的索引和搜索能力。下面操作将产生所有port信息的索引文件。

# cd /usr/ports
# make print-index > index.txt

　　例如要搜寻pine相关的port信息，可使用：

# cd /usr/ports
# make search key=pine

　　也可以产生所有Ports的描述文件，在/usr/ports目录下产生一系列HTML超文本文件，然后通过netscape或lynx等浏览器查看各个软件的描述内容。

# cd /usr/ports
# make readmes

　　Ports Collection与系统版本息息相关，因此如果要使用新版本系统的Ports Collection ，不但要升级Ports，而且要升级系统中的有关程序。FreeBSD提供了一些Packages来提供在不升级系统的情况下支持高版本的Ports Collection。例如从3.1Release升级到3.1stable就存在一个升级Package为：31Upgrade.tgz，可以查看中的信息，来查看在现有系统版本下如何支持最新的Ports。

• 使用Ports Collection来编译安装软件

　　每个Port单独占据一个子目录，在这个目录中就是Port的代码，包括使用make编译、安装这个软件所必须的Makefile文件，软件的描述文件README.html、用于版本维护的CVS目录、保存软件包安装信息的files目录，以及保存软件源代码的补丁文件的pkg目录等。

$ ls -al /usr/ports/security/ssh
total 13
drwxr-xr-x   7 root  wheel   512 Apr 19 01:18 .
drwxr-xr-x  53 root  wheel  1024 Apr 19 01:18 ..
drwxr-xr-x   2 root  wheel   512 Apr 14 16:36 CVS
-rw-r--r--   1 root  wheel  4974 Apr 19 01:18 Makefile
-rw-r--r--   1 root  wheel   715 Feb 15 17:06 README.html
drwxr-xr-x   3 root  wheel   512 Apr 14 16:36 files
drwxr-xr-x   3 root  wheel   512 Apr 19 01:18 patches
drwxr-xr-x   3 root  wheel   512 Apr 19 01:18 pkg

　　由于Ports Collection就是用来简化应用软件的安装过程的，因此安装起来非常简单，例如要安装一个播放mp3的软件mpg123，则可以首先进入这个Port对应的目录，然后使用make 命令进行处理。

# cd /usr/ports/audio/mpg123
# make install

　　在这台计算机连接到Internet上的条件下，在这个过程中系统将顺序完成下载、编译、安装几个步骤。

　　make fetch: 每个Port中并没有保存应用软件的原始源代码文件，它保存的是如何获得软件的源代码，并产生可执行文件的操作过程。每种软件的源文件通常保存在其他介质上（一般位于Internet上），那么当通过Ports Collection来安装一个软件时，第一步就是要获得相关的文件。这个下载文件的功能是Ports Collection的一部分功能，如果这台计算机联接到Internet上了，它能够到网络上找到该文件并使用fetch命令将文件下载到本机内，所有的步骤都是完全自动完成的，需要使用者操作的仅仅是使用make命令来启动这个过程。

　　如果使用的是make fetch命令，fetch参数将使得make仅仅完成下载任务，而不进行编译和安装处理过程。

　　即使计算机没有联接到Internet上，也不必担心，因为Ports Collection将所有下载的文件都保存在/usr/ports/distfiles目录中，而make命令将首先检查该目录中是否已经存在了要下载的源文件，当发现存在这个文件之后，就不再重新下载。因而可以手工将这个应用软件的源代码文件拷贝到这个目录下，make时就不会再重复下载过程了。如果不能确定源文件的位置，可以从Makefile文件中获得源文件的位置，Makefile中将给出该源文件存在几个不同的网络地址，供fetch命令连续尝试下载，一般最新Ports Collection对应的软件的源文件都能从ftp.freebsd.org中下载得到。

　　make: 不带任何参数的make命令在完成上述下载工作之后，就开始编译软件了。make程序首先在这个Port目录下建立一个工作子目录，命名为work，此后将源代码展开到这个目录下，再应用这个软件的各个补丁文件，并启动自动配置和编译过程。在这里，每进行一步操作，就在work目录下生成一个空文件，这些文件用于标记编译、安装port的工作进行到哪一步了。

$ ls -al /usr/ports/security/ssh
total 8
drwxr-xr-x  3 root  wheel   512 Apr 14 16:57 .
drwxr-xr-x  7 root  wheel   512 Apr 19 01:18 ..
-rw-r--r--  1 root  wheel   768 Apr 14 16:57 .PLIST.mktmp
-rw-r--r--  1 root  wheel     0 Apr 14 15:56 .build_done
-rw-r--r--  1 root  wheel     0 Apr 14 15:56 .configure_done
-rw-r--r--  1 root  wheel     0 Apr 14 15:55 .extract_done
-rw-r--r--  1 root  wheel     0 Apr 14 16:57 .install_done
-rw-r--r--  1 root  wheel     0 Apr 14 15:55 .patch_done
drwxr-xr-x  4 root  wheel  4608 Apr 14 15:56 ssh-1.2.26

　　make展开应用软件包时会检查下载软件包的完整性，这是通过验证下载文件产生的MD5 数据是否与记载在Port中的数据相一致，来保证了下载软件的正确性。

　　每个Port的Patch是一些补丁程序，它包括这个软件本身存在问题，用于修正或升级的补丁，或者是维护这个Port的FreeBSD开发者用于修正系统差异而制作的Patch。所有的补丁程序被放置在该Port目录下的patches目录中。

　　要对这个软件进行定制时候，应该首先使用make命令，保证源代码展开到正确的目录下并编译完毕。这样能保证make应用了所有的补丁程序对源代码进行修正，然后才能在此目录中修改相应配置,并删除work子目录中的相应标记文件.build_done，使得可以重新开始编译过程，重新编译软件。

　　make install: 如果使用的是make install命令，那么make先完成编译过程，然后还将自动安装这个Port，此时不但将软件的各个部分安装到正确的位置之外，还将执行Port 中附带的shell脚本进行软件的基本配置。当然这个配置过程是不完整的，完整的配置属于这个应用程序本身的功能。

　　安装完毕之后，还可以针对自己定制的Port生成对应的软件包，使用make package命令将自动完成这个过程。

　　安装每个Port的同时也就等同于安装相应的Package，安装过程同时也将在/var/db/pkg 目录下记载下相应Package的安装记录。由于软件包之间存在相互依赖关系，Ports Collection 中也使用同样的原则来处理软件之间的依赖关系，必须使用预先安装这个Port依赖的所有其他 Packages之后，才能安装（不影响编译）这个Port。这个过程也将在make install中自动完成的，系统就会检查依赖关系，自动使用Ports Collection安装它所依赖的Port，最后才能继续这个 Port的安装过程。

　　由于安装过程依赖于软件包之间的依赖关系，因此可能会出现比较复杂的情况。例如 Ports Collection的源代码不完整，缺乏它所依赖的软件包的信息，这样安装就不能正常完成。还有就是Ports Collection之间不一致，由于软件的版本不同，就可能造成依赖关系不完整，安装过程不能继续进行。这就需要使用者检查依赖关系，更新整个Ports Collection来纠正问题。

　　有的软件，本来就是提供的二进制形式的软件，例如Netscape Communicator，因此并不需要编译过程。所需要的仅仅是将它们下载并安装。即便如此，使用Ports Collection仍然能够帮助使用者更方便的完成这项工作。因为Ports Collection仍然维护着一些有用的信息，例如要下载的应用软件版本号和应用软件的下载位置，应用软件的安装目录和配置文件所在的目录等非常有用的信息。使用包的方式进行安装和管理，将保证应用软件之间的依赖关系的完整性，方便在不用的时候将包卸载，此外Ports Collection还将按照FreeBSD的习惯来组织文件和目录，便于将要安装的文件放置到合适的位置中。

　　通常FreeBSD将应用软件安装到/usr/local目录下（X Window应用软件安装到/usr/X11R6 目录下），其执行程序位于/usr/local/bin中，配置文件位于/usr/local/etc中，而应用软件如果需要在系统启动时自动启动，相应的启动文件被放置到/usr/local/etc/rc.d目录中。