busybox静态编译及动态编译实践

1. 简介

　　$BusyBox$ 是一个集成了一百多个最常用linux命令和工具的软件。BusyBox 包含了一些简单的工具，例如ls、cat和echo等等，还包含了一些更大、更复杂的工具，例grep、find、mount以及telnet。有些人将 BusyBox 称为 Linux 工具里的瑞士军刀。

　　简单的说BusyBox就好像是个大工具箱，它集成压缩了Linux的许多工具和命令。除此之外，提供了良好的编程框架，用户能够将自己的命令集成到busybox当中。在实际的使用过程中，busybox常常被用于制作linux的根文件系统。

2. 静态编译

下载busybox源码，进行配置编译

    curl http://busybox.net/downloads/busybox-1.23.2.tar.bz2 | tar xjf -
    mkdir -p obj/busybox
    cd busybox-1.23.2
    make O=../obj/busybox defconfig #独立在新文件中进行相关配置
    cd ../obj/busybox
    make menuconfig

　　修改配置，使用静态编译，如果不使用静态编译，程序运行期间需要进行动态加载，则需在根文件系统中提供其所需的共享库。

Location:                                                           
-> Busybox Settings                                        
   -> Build Options     
      [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)         

使用make进行编译，对于一些机器，可能会报如下的错误：

networking/lib.a(inetd.o): In function `unregister_rpc‘:
inetd.c:(.text.unregister_rpc+0x17): undefined reference to `pmap_unset‘
networking/lib.a(inetd.o): In function `register_rpc‘:
inetd.c:(.text.register_rpc+0x56): undefined reference to `pmap_unset‘
inetd.c:(.text.register_rpc+0x72): undefined reference to `pmap_set‘
networking/lib.a(inetd.o): In function `prepare_socket_fd‘:
inetd.c:(.text.prepare_socket_fd+0x7f): undefined reference to `bindresvport‘
collect2: ld returned 1 exit status
make[2]: *** [busybox_unstripped] Error 1
make[1]: *** [_all] Error 2
make: *** [all] Error 2

　　观察上面的错误，可以发现问题出在inetd.c中有未定义的引用，在网上搜索一下答案，关闭配置当中的inet选项即可忽略该问题

    Location:                 
    -> Networking Utilities 
       [ ] inetd  

　　这时再执行make，就能生成busybox，执行make install生成_install目录，该目录中生成了常用的linux命令，这些命令均是符号链接到busybox上的。

3. 动态编译

　　网上大部分人都讲述的如何静态编译，而少部分人的讲述并未考虑到不同平台带来的问题，而我使用的平台为x86_64架构上，作为第一次探索动态编译，在这个过程当中遇到不少困难，希望下面的过程，能够对你有用。

接下来，我们会使用到以下几个命令：

• $readelf$：用来读ELF文件相关信息的命令
• $ldd$　：用来打印共享链接库信息的命令

先来看看这两条命令有什么神奇之处:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
        printf("Hello World\n");
        return 0;
}

$gcc\ \ \ hello.c\ \ \ $-$o\ \ \ hello$

$readelf\ \ $-$d\ \ \ hello$

　Dynamic section at offset 0xe50 contains 20 entries:
　Tag　　　　　　　　　　　Type　　　　　　　　Name/Value
　 0x0000000000000001 　(NEEDED)　　　　　　Shared library: [libc.so.6]
　0x000000000000000c 　(INIT)　　　　　　　　0x4003c8
　0x000000000000000d 　(FINI)　　　　　　　　0x4005e8
　…　　　　　　　　　　　… 　　　　　　　　　　…

　　相信，你已经发现Shared library,共享库libc.so.6正是该程序需要的动态链接库，那我们再接下来看下ldd命令：

$ldd \ \ \ hello$

　linux-vdso.so.1 => (0x00007ffc895e8000)
　libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f4a7e155000)
　/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f4a7e526000)

这里的结果，更令人兴奋，因为它不仅告诉了所需的链接库，同时也交待它们的具体位置。（想当初，不晓得有这个命令，自己在/lib目录下各种尝试，那才辛酸）

但这里的结果，想必也让你迷惑，为何这里出现了三个共享的链接库呢？对于/lib64/ld-linux-x86-64.so.2比较好理解，这是程序动态链接所需要的链接器，那这个linux-vdso.so.1 是什么呢？

vdso: Virtual Dynamic Shared Object
虚拟动态共享库，是不是体会到什么了？来看看这段
在linux中，glibc是程序与内核之间的桥梁，如果内核增添的新的特性，带来了API的改变，这个时候如果glibc想要支持该新的特性，就需要对glibc进行升级。然而，glibc和linux不是一块开发的，同时glibc还要去兼容不同版本的linux内核，而linux内核也需要去兼容不同版本的glibc,因此这个虚拟共享库诞生，我感觉这个有点像一个虚拟框架，这个框架不会改变，glibc和linux内核彼此在这个框架下进行修改。

ldd命令的-u 参数可以用来查看未使用的动态链接库，来看看有什么样的效果呢：

$ldd \ \ \ $-$u\ \ \ hello$

　Unused direct dependencies:
　　　 linux-vdso.so.1

使用$strace\ \ ./hello$ 来跟踪下hello的执行：

execve("./hello", ["./hello"], [/* 18 vars */]) = 0
brk(0)                                  = 0x2373000
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f3200d55000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=62944, ...}) = 0
mmap(NULL, 62944, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f3200d45000
close(3)                                = 0
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3

其实只发现它打开了libc.so.6 。

到了现在我们开始对busybox进行动态编译，动态编译的方法很简单，去掉之前静态编译的选项，即可。

然后根据ldd显示的动态链接库地址，当运行在不同机器上时，在相关路径下，需存有所需的链接库。

/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 
/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 

这一步，主要用于在制作根文件系统时，当运行在嵌入式设备上时，需要提供所需要的链接库。

参考资料

• 静态库和动态库

• Linux内核特性之VDSO

• linux下so动态库一些不为人知的秘密