详解基于busybox、dropbear、ngnix制作完整的嵌入式Linux系统

说明：
        《一》：查看此博文，建议查看笔者上一篇博文(Linux启动过程)，因为只有在完全了解Linux系统启动流程及一些配置文件的相关性，在阅读此博文才能有思路，理解起来更容易写。

        《二》：此博文主要讲解如何基于busybox制作一个属于自己的嵌入式Linux系统，及编译安装ngnix软件提供http功能，及利用dropbear提供SSH功能

提示：笔者在书写过程中难免发生书写错误，忘读者提出及谅解，笔者会在第一时间内修改内容。 

 

基于busybox制作微型嵌入式Linux系统：kernel(编译)+initrd(busybox)+/(busybox)+dropbear(提供SSH功能)


操作环境表述：
    kernel版本：linux-2.6.38.5.tar.bz2(编译安装)-->http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.38.5.tar.bz2
    busybox版本：busybox-1.20.2.tar.bz2 --> http://www.busybox.net/downloads/busybox-1.20.2.tar.bz2
    dropbear：http://matt.ucc.asn.au/dropbear/dropbear.html/dropbear-2013.56.tar.bz2


busybox介绍：
    BusyBox 是一个集成了百多个最常用linux命令和工具的软件。
    BusyBox 包含了一些简单的工具(ls、cat、echo、touch......)及复杂的命令(grep、find、mount....)
    Busybox最初是由Bruce Perens在1996年为Debian GNU/Linux安装盘编写，简单的说BusyBox就是个百宝箱，它集成压缩了Linux系统中的许多工具和命令。

dropbear(开源软件)介绍：
    dropbear是一个相对较小的SSH服务器和客户端软件，运行在一个基于POSIX的各种平台，dropbear实现完整的SSH S/C版本2协议。
    简单说dropbear就是一款开源的轻量级SSH服务软件。(笔者理解)



实现步骤：
1、添加一块IDE硬盘(10G),并对其进行分区(/dev/hda1(20M)、/dev/hda2(512M)、/dev/hda3(128M)->将/dev/hda3的文件类型改为82即可)
   文件类型均为ext3(mke2fs -j /dev/hda#),可以参考笔者写的RAID的原理及一步步来实现RAID的创建 (里面有关于创建分区及更改分区文件系统类型案例)
    # fdisk /dev/hda (/dev/hda分区)
    # partprobe /dev/hda
    # mke2fs -j /dev/hda#


2、创建目录作为/dev/hda1、/dev/hda2挂载点并进行挂载
    # mkdir /mnt/{boot,sysroot} -pv
    # tree /mnt     ##查看/mnt目录下的所有文件及其子目录
    # mount /dev/hda1 /mnt/boot       ##用于Linux启动分区
    # mount /dev/hda2 /mnt/sysroot    ##用于Linux根分区
    # mount       ##可以使用mount命令查看是否挂载成功


3、编译内核源代码，作为新系统提供所需的内核(源代码包都位于/usr/src目录中)
    # cd  /usr/src
    # tar jxvf linux-2.6.38.5.tar.bz2    ##解压源代码这里下载的bzip格式压缩的，所以使用j选项
    # ln  -sv  linux-2.6.38.5  linux      ##给linux-2.6.38.5做个软连接其命名为linux
    # cd linux
    # cp /root/kernel-2.6.38.1-i686.cfg   ./.config  ##kernel-2.6.38.1-i686.cfg(2.6.38系统所使用的模块,可以修改一些模块)
    # make menuconfig
说明：在这里我们将文件系统中的ext3、网卡的驱动程序直接编译进内核，因为笔者使用的是vmware Workstation虚拟机 ，所以网卡类型为pcnet32

    # make  SUBDIR=arch/
    # cp arch/x86/boot/bzImage  /mnt/boot/  ##将我们编译安装好的内核文件复制到/mnt/boot目录


4、编译安装busybox(busybox-1.20.2.tar.bz2)
说明：busybox需要比较新的内核支持头文件中的ubi-user.h，
    所以我们要将这个文件复制到/usr/src/busybox-1.20.2/iniclued/mtd即可
    # cd /usr/src
    # tar  jxvf  busybox-1.20.2.tar.bz2
    # cd  busybox-1.20.2
    # mkdir include/mtd
    # cp  /usr/src/linux/include/mtd/ubi-user.h  include/mtd/
    # make menuconfig    ## 参考“说明”
    # make install
说明：
1、  此处需要选择 Busybox Settings --> Build Options -->  Build BusyBox as a static binary (no shared libs)，这样可以把Busybox编译成一个不使用共享库
    的静态二进制文件，从而避免了对宿主机的共享库产生依赖,但你也可以不选择此项，而完成编译后把其依赖的共享库复制至目标系统上的/lib目录中即可；

2、  修改安装位置为/mnt/sysroot;方法为：Busybox Settings --> Installation Options --> (./_install) BusyBox installation prefix，
    修改其值为/mnt/sysroot，默认安装在当当前目录，其命名为_install

说明:安装后的文件均位于/mnt/sysroot目录中，但为了创建initrd(虚拟根文件系统)，并实现让其启动以后将真正切换至目标系统分区上的rootfs，
     这里我们创建个临时目录(/tmp/busybox)使用，
    # mkdir -pv /tmp/busybox      ##创建临时目录，用于制作虚拟根文件系统
    # cp -r /mnt/sysroot/*  /tmp/busybox -a
    # cd /tmp/busybox  ##进入临时目录将linuxrc链接文件删除
    # mkdir proc sys etc dev mnt/sysroot tmp lib/modules -pv
    # vim init
        mount -t proc proc /proc
        mount -t sysfs sysfs /sys
        mdev -s
        mount -t ext3 /dev/hda2  /mnt/sysroot
        exec  switch_root  /mnt/sysroot  /sbin/init
    :wq
    # chmod +x init



3、创建两个必要的设备文件：
    # mknod  dev/console  c  5  1
    # mknod  dev/null  c  1  3

4、制作initrd
    # find  .  | cpio  --quiet  -H newc  -o  | gzip  -9 -n > /mnt/boot/initrd.gz

5、建立真正根文件系统(rootfs)
    # cd /mnt/sysroot
    # mkdir -pv  proc  sys  etc/rc.d/init.d  tmp  dev/pts  boot  var/log  usr/lib
    # mknod  dev/console  c  5  1
    # mknod  dev/null  c  1  3
    # vim etc/rc.d/init.d/functions  ##定义函数用于其它脚本调用(内容如下：)
    #!/bin/bash
    A=`stty -F /dev/console size &>/dev/null`  ##显示的是我们终端支持横和列,默认(25 80)
    lie=${A#* }
    [ -z $lie ] && lie=80
    space=$[$lie-14]

    RED='\033[31m'
    GREEN='\033[32m'
    NORMAL='\033[0m'
    success() {
        string=$1
        RT_SPA=$[$space-${#string}]
        echo -n "$string"
    for I in `seq 1 $RT_SPA`;do
       echo -n " "
    done
    echo -e "[  ${GREEN}OK${NORMAL}  ]"
    }
    failure() {
        string=$1
        RT_SPA=$[$space-${#string}]
        echo -n "$string"
    for I in `seq 1 $RT_SPA`;do
       echo -n " "
    done
    echo -e "[  ${RED}FAILED${NORMAL}  ]"
    }
    :wq
    # chmod +x etc/rc.d/init.d/functions
    创建系统初始化rc.sysinit脚本
    # vim  etc/rc.d/rc.sysinit
    #!/bin/bash
    echo -e "\tWelcome to  \033[31mMageEdu\033[0m Linux"
    . /etc/rc.d/init.d/functions              ##读取functions函数到etc/rc.d/rc.sysinit
    success "Remounting the root filesystem ..."
    mount -t proc proc /proc
    mount -t sysfs sysfs /sys
    mount -o  remount,rw  /

    mdev -s
    success "Creating the files of device ..."

    mount -a
    swapon -a
    success "Mounting the filesystem ..."

    syslogd
    klogd
    success "Starting the log daemon ..."

    ifconfig  lo  127.0.0.1/24
    ifconfig eth0 172.16.100.9/16
    success "Configuring loopback interface ..."
    :wq
    # chmod +x etc/rc.d/rc.sysinit

6、配置init及其所需要inittab文件
    # cd  /tmp/busybox
    # rm  -f  linuxrc
    # vim  etc/inittab
添加如下内容：
::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
console::respawn:-/bin/sh
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
:wq

7、为系统准备一个“文件系统表”配置文件/etc/fstab
# vim  etc/fstab
添加如下内容：
sysfs                   /sys                    sysfs   defaults        0 0
proc                    /proc                   proc    defaults        0 0
/dev/hda1               /boot                   ext3    defaults        0 0
/dev/hda2               /                       ext3    defaults        1 1
:wq


8、下面就可以为系统创建所需的引导程序grub了
    # grub-install  --root-directory=/mnt  /dev/hda

9、为grub建立配置文件，让系统引导grub所定义的配置文件：
    # vim  /mnt/boot/grub/grub.conf
添加如下内容：(这里只做了简单的定义)
    default=0           ## 设定默认启动的title的编号，从0开始
    timeout=3           ## 等待用户选择的超时时长，单位是秒
    title   MyLinx system (2.6.38.5)          ## 内核标题，或操作系统名称，字符串，可自由修改
        root (hd0,0)    # 内核文件所在的设备；对grub而言，所有类型硬盘一律hd，格式为(hd#,N)；hd#, #表示第几个磁盘；最后的N表示对应磁盘的分区；
        kernel /bzImage ro root=/dev/hda2 quiet        # 内核文件路径，及传递给内核的参数
        initrd /initrd.gz         ##这是我们给予busybox制作的虚拟根文件系统
    :wq

    现在我们来做个测试：
说明：
    这里我们的实验环境用的vmware Workstation，所以我们重新创建个虚拟机：步骤如下：
    点击：File->New Virtual Machine..(ctrl+n)->Custom(advanced)->Next->(default)Next->(default)Next->更改Guest opevating system选项改为linux，然后将
    Version版本改为Red Hat Enterprise Linux 5 ->Next->保持默认也可作相应的设置->Next->设置内存为64即可->选择桥接方式(这里我们使用第一选项)->Next->
    选择硬盘，这里我们选择第二选项(就是已存在的磁盘)-Next->浏览我们虚拟机添加的那块IDE硬盘即可->Finish

下面我们来做下扩张内容：

1、为新构建的微型Linux启用虚拟控制台
    # cd /mnt/sysroot
    将 etc/inittab文件改为如下内容：
    ::sysinit:/etc/init.d/rc.sysinit
    tty1::askfirst:/bin/sh
    tty2::askfirst:/bin/sh
    tty3::askfirst:/bin/sh
    tty4::askfirst:/bin/sh
    tty5::askfirst:/bin/sh
    tty6::askfirst:/bin/sh
    ::ctrlaltdel:/sbin/reboot
    ::shutdown:/bin/umount -a -r
    :wq
注：因为我们使用的是busybox制作的根文件系统，所以关于init所使用的配置文件/etc/inittab的格式有所不同。

2、已经实现了虚拟控制台，但其仍是直接进入系统，且系统没有用户帐号等安全设施，所以接下来的工作就是实现为系统用户添加账号(以root为例)
    我们知道关于用户都会设置到一下文件：
        /etc/passwd
        /etc/group
        /etc/shadow
步骤如下：
(1)、为目标主机建立passwd帐号文件
    # cd /mnt/sysroot
    # vim etc/passwd
添加如下内容：
    root:x:0:0::/root:/bin/sh
:wq
    # mkdir root    ##为root用户创建“家”目录：

(2)、为目标主机建立group帐号文件
    # vim  etc/group
添加如下内容：
    root:x:0:
:wq

(3)、为目标主机建立shadow影子口令文件，这里采用直接复制宿主机的shadow文件中关于root口令行的行来实现
# grep  "^root"  /etc/shadow  > etc/shadow

注：等目标主机启动时，root用户的口令也是宿主机的root用户的口令。您可以在目标主机启动以后再动手更改root用户的口令。
    更改口令命令为：
    # passwd

这样就是可以实现用户的登陆：

下面我们在进一步扩展，让我们真正了解linux的启动流程

注：一下更改就在宿主机上完成

1、为系统登录时提供banner信息
注：我们知道提供banner信息所使用的配置文件为/etc/issue，直接在/mnt/sysroot/etc/创建issue文件
这个可以通过宿主机来实现，也可以直接在目标主机上进行配置。
    # vi  /etc/issue
添加如下内容：
    Welcome to http://www.magedu.com   ##欢迎信息
    Kernel \r
注：这里的内容可以根据你的需要显示的内容进行修改相应修改


2、在系统启动时为系统提供主机名称：
(1)、创建保存主机名称的配置文件
    # mkdir /etc/sysconfig
    # vi  /etc/sysconfig/network
添加如下内容：
    HOSTNAME=www.magedu.com
:wq

(2)、编辑系统初始化脚本，实现开机过程中设定主机名称
    # vi /etc/init.d/rc.sysinit
    添加如下内容：
    HOSTNAME=
    [ -e  /etc/sysconfig/network  && -r /etc/sysconfig/network ] && . /etc/sysconfig/network
    [ -z ${HOSTNAME} ] &&　HOSTNAME="localhost"
    /bin/hostname  ${HOSTNAME}
:wq

这样，我们的制作的微型嵌入式Linux系统就完善了许多。
下面，我们使用dropbear软件实现远程SSH连接(SHH2)

1、通过dropbear为系统提供ssh远程连接服务
1、编译安装dropbear
    # cd /usr/src
    # tar xf dropbear-2013.56.tar.bz2
    # cd dropbear-2013.56
    # ./configure
    # make
    # make install

2、移植dropbear至目标系统

下面我们来写一个脚本，脚本功能实现二进制程序及二进制文件所依赖的库文件复制到/mnt/syroot/bin及/mnt/sysroot/lib目录中，脚本如下：
#!/bin/bash
#
read -t 30 -p "Target System Directory[/mnt/sysroot]: " DEST
DEST=${DEST:-/mnt/sysroot}

libcp() {
  LIBPATH=${1%/*}    ##截取机名   如/bin/bash 所显示的结果为bash
  [ ! -d $DEST$LIBPATH ] && mkdir -p $DEST$LIBPATH
  [ ! -e $DEST${1} ] && cp $1 $DEST$LIBPATH && echo "copy lib $1 finished."
}
             #判读目录是否存在，如果不存在则创建，存在将二进制命令复制到相对目录下
bincp() {
  CMDPATH=${1%/*}
  [ ! -d $DEST$CMDPATH ] && mkdir -p $DEST$CMDPATH
  [ ! -e $DEST${1} ] && cp $1 $DEST$CMDPATH
             ## 判断我们输入的命令所依赖的库目录是否存在，不存在则创建，存在则执行复制工作。

  for LIB in  `ldd $1 | grep -o "/.*lib\(64\)\{0,1\}/[^[:space:]]\{1,\}"`; do
    libcp $LIB
  done
}                   ##使用ldd命令常看二进制程序所用到的库文件，并执行复制工作

read -p "Your command: " CMD
until [ $CMD == 'q' ]; do
   ! which $CMD && echo "Wrong command" && read -p "Input again:" CMD && continue
  COMMAND=` which $CMD | grep -v "^alias" | grep -o "[^[:space:]]\{1,\}"`
  bincp $COMMAND
  echo "copy $COMMAND finished."
  read -p "Continue: " CMD
done          ##调用bincp函数来执行操作
    # chmod +x bincp.sh(脚本名称)
好了，接下来就运行bincp.sh脚本将，输入dropbear、dropbearkey和dbclient即可；这些命令会被存储于目标系统的/usr/local/sbin或/usr/local/bin目录中。

3、为远程登录的用户提供伪终端设备文件
    # vim /mnt/sysroot/etc/fstab，添加如下一行：
    devpts      /dev/pts        devpts  mode=620    0 0
    :wq
创建所需要的目录：
    # mkdir /mnt/sysroot/dev/pts

4、为目标系统的dropbear生成主机密钥
默认情况下，dropbear到/etc/dropbear目录中查找使用的rsa格式主机密钥(默认名称为dropbear_rsa_host_key)和dss格式的主机密钥
    (默认名称为dropbear_dss_host_key)。其中，rsa格式可使用不同长度的密钥，但dss格式只使用1024位的密钥。

    # mkdir /mnt/sysroot/etc/dropbear
    # dropbearkey -t rsa -f /etc/dropbear/dropbear_rsa_host_key -s 2048
    # dropbearkey -t rsa -f /etc/dropbear/dropbear_dss_host_key

在生成rsa格式的key时，其长度指定部分-s 2048可以省略，也可以为其指定为其它长度，但长度需要为8的整数倍。
说明：此步骤也可以在目标主机上进行，但路径要做相应的修改。

5、定义安全shell
    安全起见，dropbear默认情况下仅允许其默认shell出现在/etc/shells文件中的用户远程登录，因此，这里还需要创建/etc/shells文件，并添加所有允许的shell。
    # cat >> /mnt/sysroot/etc/shells << EOF
    /bin/sh
    /bin/ash
    /bin/hush
    /bin/bash
    EOF

6、为目标主机提供网络服务转换机制
在宿主机上使用默认选项编译的dropbear将依赖nsswitch实现用户名称解析，因此，还需要为目标主机提供nss相关的库文件及配置文件。

    # cat >> /mnt/sysroot/etc/nsswitch.conf << EOF
    passwd:     files
    shadow:     files
    group:      files
    hosts:      files dns
    EOF

复制所需要的库文件：
# cp -d /lib/libnss_files*  /mnt/sysroot/lib/
# cp -d /usr/lib/libnss3.so /usr/lib/libnss_files.so /mnt/sysroot/usr/lib/

7、由于在rc.sysinit文件中启动了日志进程，因此系统在运行中会产生大量日志并将其显示于控制台；
    # vim  etc/syslog.conf
    添加如下一行：
    *.info    /var/log/messages
    :wq
说明: 由于在rc.sysinit文件中启动了日志进程，因此系统在运行中会产生大量日志并将其显示于控制台；
        这将会经常性的打断正在进行的工作，为了避免这种情况，我们这里为日志进程建立配置文件，为其指定将日志发送至/var/log/messages文件；



8、测试
启动目标主机，设定好网络属性后，使用如下命令启动dropbear服务即可。
# /usr/local/sbin/dropbear
接下来就可以远程进行连接测试了。

接下来我们实现一个基于nginx软件，来为我们制作的微型Linux系统提供www服务

通过nginx提供web服务

1、在宿主机编译安装nginx-1.2.5
# tar nginx-1.2.5.tar.gz
# cd nginx-1.2.5
# ./configure --prefix=/usr/local --conf-path=/etc/nginx/nginx.conf  --error-log-path=/var/log/nginx/error.log --user=nginx --group=nginx --http-log-path=/var/log/nginx/access.log  --without-pcre --without-http_rewrite_module --without-http_geo_module --without-http_fastcgi_module  --without-http_uwsgi_module  --without-http_scgi_module --without-http_memcached_module --without-http_upstream_ip_hash_module --without-http_upstream_least_conn_module  --without-http_upstream_keepalive_module --http-log-path=/var/log/nginx
# make
# make install

2、移植nginx至目标系统

(1) 移植二进制程序及其依赖的库文件，方能实现其在目标系统上正常运行。建议使用前面的bincp.sh脚本进行。

(2) 移植配置文件至目标系统
# mkdir  /mnt/sysroot/etc/nginx/
# cp /etc/nginx/{nginx.conf,mime.types}  /mnt/sysroot/etc/nginx/

(3) 移植测试页面至目标系统，当然，也可以不采用下面的步骤而在目标系统上直接创建。
# mkdir /mnt/sysroot/usr/local/
# cp -r /usr/local/html  /mnt/sysroot/usr/local/

3、测试

启动目标主机，首先配置好网络属性，并使用adduser为其添加nginx用户和nginx组。

然后使用如下命令启动nginx
# /usr/local/nginx

测试命令
#elinks IPADDR即可在我们制作的LINUX系统上进行测试啦。