uClinux下的Shell研究

摘要

    本文介绍了uClinux操作系统下的各种Shell，重点讨论了uClinux下Busybox里的Shell，最后以更换uClinux默认的sash为Busybox里的Msh为例，探讨了如何改进mClinux下的Shell功能。

关键词：    uCLinux；Shell；Busybox

引言

    Shell是操作系统核心和操作者之间的一层使用界面，用来负责接收使用者输入的指令，然后将指令解释成核心能够了解的方式, 传给核心去执行, 再将结果传回至预设的输出周边。目前流行的Shell有Bourne Shell、C Shell、Korn Shell、tcsh和bash等。Linux的标准Shell是采用bash。 uClinux默认的和通常采用的Shell都是sash，但uClinux 下的 sash Shell功能很弱，它不支持上下键翻查命令,不支持Tab键补齐，也不支持重定向、管道，以及export环境变量，还无法解释脚本。当需要对 uClinux的Shell进行改进以增强它的功能时，便需要更换Shell。

uClinux下的shell

    uClinux操作系统是标准Linux的一个分支，是专门针对没有MMU(存储管理单元)的CPU而配制的操作系统，并且专为嵌入式系统做了许多小型化的工作。目前uClinux常用的应用程序库是mC-libc和mClibc。
通 过make menuconfig来配置uClinux时，可以看到，这里可供选择的Shell有：sash、minix -shell、nwsh、bash、Other。

其中 sash对应的代码为uClinux-Samsung/user/sash，
    minix-shell对应的代码为uClinux-Samsung /user/sh，
    nwsh对应的代码为uClinux-Samsung/user/nwsh，
    bash对应的代码为uClinux-Samsung /user/bash，
    Other则表示可选择其它的Shell，主要是指Busybox里面的几个Shell。

其中:

    minix-shell在mC- libc和mClibc下都可以编译通过，且都可以较好地使用，但功能不是很强；

    nwsh在mC-libc和mClibc下都可以编译通过，但都工作不正 常，无法进入命令行提示符；

    bash则无论在mC-libc还是mClibc下都无法编译通过，其结构不适合uClinux。本文主要讨论如何使用 Busybox中的Shell。

Busybox中的shell
    Busybox最早为Debian Linux的安装盘所写，并将大量Linux下的工具集成到一个可执行文件中。目前Busybox提供了100多个命令的功能，但它的可执行文件只有几百 KB，为嵌入式系统提供了一个比较完整而且体积较小的POSIX运行环境。不过这些命令的参数选项要比原来完整的GNU命令少。

Busybox中 集成进去的Shell有以下几个。

    ①Lash：很小,加起来有10k,非常适合执行命令，支持管道和重定向，但不支持Bourne Shell语法，无法解释脚本。

    ②Hush：也非常小， 18k左右，支持Bourne Shell语法，能够很好地处理if/then/else/fi结构语句，但是处理不了像for/do/done或者case/esac等循环语句。

    ③Msh：加起来有30k左右，能够处理for/do/done、case/esac等循环语句。只要是Bourne shell能够做的，Msh一般都能做到，它的语法与Bourne Shell语法可能不完全相同，但大多数Bourne Shell语法都能被Msh解释。Msh是用vfork来创建新进程的，所以适于uClinux操作系统。

    ④Ash：在默认配置下大约有60k左右，是 Busybox里最完整的Shell，但无法在uClinux 上编译通过。
综上所述，Busybox里的Msh是目前uClinux下最好的Shell。

uClinux下Shell的更换

uClinux下Shell的更换包括以下几个步骤：

    1. 修改uClinux-Samsung/user目录下的makefile文件，去掉Busybox项的注释，这样Busybox才能被编译。

    2.修改uClinux-Samsung\user\busybox目录下的makefile文件，具体包括以下几项：

    (1) 由于要静态编译Busybox, 故将DOSTATIC = false 改为 DOSTATIC = true

    (2) 修改交叉编译工具：
        CROSS_COMPILE=arm-elf-
        CROSS=$( CROSS_COMPILE)
        CC=$( CROSS_COMPILE)gcc
        AR=$( CROSS_COMPILE)ar
        STRIPTOOL=$(CROSS_ COMPILE)strip

    (3) 在该makefile文件中找到下面这一句：
        CFLAGS? += $(WARNINGS) $(OPTIMIZATION) -g -fomit-frame-pointer -D_GNU_SOURCE
去掉其中的 -fomit-frame-pointer 项

(4) 在该makefile文件中找到下面这一句：
sed "s:^:$$ROMFSDIR/bin/:" | env -i xargs rm -f;
去掉其中的env? -i 两项。

    3. make menuconfig，重新配置uClinux内核。配置时选掉sash，然后选中以下几项：
[*] BusyBox
[*] shell
[*] msh: Minix shell
[*] MSH is /bin/sh

    去 掉sash后，就必须在Busybox里面把原来sash下常用的一些内部命令编译进来，例如ls、cp 等基本命令，这些原来是sash的内部命令，现在换了Shell，就必须选用Busybox里面的命令作为独立的小应用程序来使用。本文中选择了以下的常 用命令：clear、mkdir、ping、cat、cp、ln、ls、ifconfig等，其中的ls和ifconfig命令下面的几项功能需要全部选 择。

    编译的时候有个错误，是指msh.c中没有_NSIG这个定义，须在msh.c中加上这样一句：#define? _NSIG? 255，之后可编译通过。
编 译后，在uClinux-Samsung\user\busybox目录下编译出一个单个的独立执行程序，叫做 busybox.exe。将编译后的busybox.exe拷贝到uClinux-Samsung\romfs\home目录下，重新编译内核(不用再配 置内核)。

    4. 将编译好的uClinux操作系统内核下载运行，使用Busybox中的Msh Shell及各种命令。使用Busybox 也很简单，只要建一个符号链接就可以了。但是由于uClinux操作系统默认的根文件系统romfs是只读的，只有/tmp和/var两个目录下是以虚拟 ram盘的方法实现的可读写目录(系统掉电后，里边保存的内容全丢失)，故在进行符号链接时必须链接到这两个可读写的目录下，例如 ln -s /bin/busybox /tmp/ls，那么，执行/tmp/ls的时候，Busybox 就会执行 ls 的功能，也会按照 ls 的方式处理命令行参数。

    运行成功后，可以发现这个Shell不同于原来的sash，它的提示符为#，支持上下键翻查命令，但还不支持Tab键补齐功能。?
再找到uClinux-dist/config/config.in文件进行编辑，将该文件中的
bool 'sh: tab completion' CONFIG_USER_BUSYBOX_TAB_ COMPLETION
bool 'sh: username completion' CONFIG_USER_BUSYBOX_USER NAME_COMPLETION
改为：
bool 'sh: tab completion' CONFIG_USER_BUSYBOX_COMMAND_ TAB_COMPLETION
bool 'sh: username completion' CONFIG_USER_BUSYBOX_COM MAND_USERNAME_COMPLETION

    然后再make menuconfig，选择Busybox的Shell特性后重新编译,再下载运行，就可以实现Tab键补齐功能了。
另外还可以增加Msh Shell的其它功能，比如ls命令的以彩色显示不同属性文件的功能等，这里不再详述。

结语

    本文主要讨论了uClinux操作系统下的各种Shell，并以更换默认的sash为Busybox里的Msh为例，介绍了如何改进uClinux下的Shell功能，对uClinux操作系统的应用具有一定的意义。

参考文献

1 坦思利 著. 徐焱 译. Linux与UNIX Shell编程指南. 机械工业出版社，2000. 6