致敬經(jīng)典：在國產(chǎn)開源操作系統(tǒng) RT-Thread 重溫 UNIX 彩色終端

引言

上篇文章里我們向大家介紹了 RT-Thread v5.1.0 的一些新特性。其中包括了終端環(huán)境的進(jìn)一步完善。終端是人機(jī)交互的重要接口。實(shí)用的終端工具可以顯著地提升系統(tǒng)使用者的幸福指數(shù)。舉例來說，當(dāng)我們想要修改一些系統(tǒng)配置，或是編寫腳本時(shí)，一個(gè)好用的文本編輯器總是不可或缺。以 UNIX 文本編輯器 Vim 為例子。得益于 v5.1.0 內(nèi)核對(duì)于 POSIX 的支持，我們拉取源碼構(gòu)建燒錄后，就可以在 RT-Thread Smart 上享受到原滋原味的 Vim 編程體驗(yàn)啦。

在 smart 上編輯 ./rt-thread/tools/building.py

感覺如何？如果你不滿足于淺嘗輒止，請(qǐng)不要擔(dān)心。接下來的文章里我們將向你繼續(xù)分享 RT-Thread Smart 中的終端環(huán)境組成和使用。

Busybox

被業(yè)內(nèi)稱之為瑞士軍刀的BusyBox，嵌入式Linuxer對(duì)它肯定不會(huì)感到陌生，甚至熟悉到忽略他無時(shí)無刻的存在。它在單一的可執(zhí)行文件中提供了精簡(jiǎn)的Unix工具集，可運(yùn)行于多款POSIX環(huán)境的操作系統(tǒng)。

RT-Thread Smart 已適配了上百種 Busybox 命令。而 Busybox 也是 Smart 當(dāng)前的終端環(huán)境的一個(gè)重要組成部分。其中包括 init 提供的初始化和系統(tǒng)管理，ash提供的命令解釋、腳本執(zhí)行、作業(yè)控制等。接下來我們結(jié)合實(shí)際例子深入探索這些部分的實(shí)際應(yīng)用和能力。

Smart 已適配的 Busybox 命令集

init進(jìn)程介紹

init（為英語：initialization的簡(jiǎn)寫）是 Unix 和 類Unix 系統(tǒng)中用來產(chǎn)生其它所有進(jìn)程的程序。它以守護(hù)進(jìn)程的方式存在，其進(jìn)程號(hào)為1。系統(tǒng)在引導(dǎo)時(shí)加載內(nèi)核后，便由內(nèi)核加載init程序，由init程序完成余下的引導(dǎo)過程，比如加載執(zhí)行級(jí)別，加載服務(wù)，啟動(dòng)Shell/圖形化界面等等。

init進(jìn)程運(yùn)行之后會(huì)加載解析/etc/inittab文件的內(nèi)容，根據(jù)腳本項(xiàng)目決定接下來的運(yùn)行模式和需要啟動(dòng)的命令。以下是本次體驗(yàn)中使用的 inittab 腳本。

1#Copyright(c)2006-2024,RT-ThreadDevelopmentTeam
2#
3#SPDX-License-Identifier:Apache-2.0
4
5#MountFilesystem
6:mkdir-p/dev/shm/dev/pts/proc
7:mount-a
8
9#Rungetty&login
10console:/sbin/getty115200/dev/console
11
12#Restartbussiness
13:/sbin/init

根據(jù)這個(gè)腳本，init 進(jìn)程會(huì)首先創(chuàng)建掛載點(diǎn)，然后通過 mount 命令掛載文件系統(tǒng)。等到上序進(jìn)程都退出后，啟動(dòng) getty 獲得 console TTY 設(shè)備作為會(huì)話控制終端。getty 接著會(huì)啟動(dòng) login。它在 TTY 設(shè)備上等待用戶登錄，并在用戶名、密碼校驗(yàn)成功后啟動(dòng) shell 程序，也就是 busybox ash 。

ash介紹

Almquist shell，經(jīng)常被簡(jiǎn)稱為 A Shell 或 ash，一種Unix shell，源自于Bourne shell，由肯尼斯·艾昆斯特（Kenneth Almquist）在SVR4上建立了這個(gè)分支。它的特色是快而且輕巧，兼容于POSIX，在后來的BSD版本上，它取代了Bourne shell。在BusyBox中，實(shí)現(xiàn)了類似于ash標(biāo)準(zhǔn)的shell的程序。

結(jié)合上文介紹的初始化過程配置，在系統(tǒng)登錄完成后，就會(huì)看到 ash 打印的命令提示符。此時(shí)一個(gè) ash 進(jìn)程就運(yùn)行在 RT-Thread Smart 內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)用戶交互，命令解析。

系統(tǒng)登錄并執(zhí)行 top 命令效果

既然來到shell中，那就不得不忽略其強(qiáng)大的腳本執(zhí)行功能。shell 腳本的兼容度對(duì)于批處理、自動(dòng)化測(cè)試來說非常重要。我們通過一個(gè)流行的 shell 腳本單元測(cè)試工具 shUnit2 展示這個(gè)功能。

https://github.com/kward/shunit2

shUnit2 本質(zhì)是一套 shell 腳本庫，包含了眾多預(yù)定義函數(shù)。我們利用它，可以用簡(jiǎn)單的腳本實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的單元測(cè)試過程。將克隆下來的倉庫放入根文件系統(tǒng)的 /root 文件夾之后，可以在 ./shunit2/example 下看到一些樣例代碼。這里給出一個(gè)測(cè)試 suite 腳本。

1#!/bin/sh
2#本腳本就是倉庫對(duì)應(yīng)路徑 ./example/suite_test.sh 文件的內(nèi)容。
3#這是一個(gè)測(cè)試套件樣例，允許開發(fā)者將測(cè)試函數(shù)注冊(cè)到shUnit2框架中，
4#使其成為測(cè)試執(zhí)行的一部分。對(duì)應(yīng)的，沒有注冊(cè)的函數(shù)不會(huì)在 report 中體現(xiàn)
5suite(){
6suite_addTestsuite_test_one
7
8suite_test_two
9}
10
11suite_test_one(){
12assertEquals11
13}
14
15suite_test_two(){
16assertNotEquals12
17}
18
19#LoadandrunshUnit2.
20.../shunit2

在 ash 中執(zhí)行這個(gè)文件，我們就成功在 RT-Smart 中運(yùn)行了一個(gè)基于命令解釋器實(shí)現(xiàn)的單元測(cè)試 suite。

執(zhí)行測(cè)試套件 suite_test.sh

作業(yè)控制（Job Control）介紹

在解釋作業(yè)控制前，我們先要簡(jiǎn)單介紹一下它的概念。對(duì)于當(dāng)前操作者來說，能夠操作的命令控制臺(tái)終端shell是一個(gè)獨(dú)立的shell，并根據(jù)是否可以直接操作當(dāng)前shell的程序來將shell中的作業(yè)分為前臺(tái)與后臺(tái)兩種狀態(tài)。能夠直接在shell上交互的程序稱為前臺(tái)狀態(tài)，而不能直接交互的程序?yàn)楹笈_(tái)狀態(tài)。如果把所有的前后臺(tái)程序都統(tǒng)一稱作作業(yè)(job)，那么可以基于當(dāng)前的shell對(duì)所有的job來進(jìn)行作業(yè)控制，從而稱作job control。

如上所述job control就是基于當(dāng)前的shell前后臺(tái)作業(yè)來實(shí)現(xiàn)作業(yè)管理的，典型的管理有：將一個(gè)前臺(tái)程序ctrl+c終止掉，或?qū)⒁粋€(gè)新的作業(yè)啟動(dòng)放入后臺(tái)（&后綴啟動(dòng)），或?qū)⒁粋€(gè)后臺(tái)程序放入前臺(tái)（fg命令）。其它的操作例如還有：jobs命令查看所有后臺(tái)作業(yè)狀態(tài)，ctrl+z暫停一個(gè)前臺(tái)作業(yè)并放入后臺(tái)，bg將一個(gè)后臺(tái)作業(yè)轉(zhuǎn)入后臺(tái)運(yùn)行等等。常用的操作命令集如：

●jobs命令

●fg 命令

●bg 命令

●ctrl+c/ctrl+z/ctrl+d/ctrl+\

●& 啟動(dòng)后臺(tái)作業(yè)

那么作業(yè)控制有什么具體的應(yīng)用呢？假設(shè)一個(gè)日常生活中的常見場(chǎng)景，首先我們使用 Vim 創(chuàng)建一個(gè)文件開始編輯。編輯過程中，可能突然需要做別的事情。此時(shí)就可以像 GUI 中的“最小化”操作一樣，通過 Ctrl^z 掛起 Vim 并回到 ash。通過 jobs 命令我們可以看到 Vim 掛起后更新為作業(yè) %1 并處于停止?fàn)顟B(tài)（Stopped）。

Vim 掛起效果

當(dāng)我們想要繼續(xù)編輯時(shí)，就可以在 ash 中使用 fg 命令指定 Vim，將其恢復(fù)到前臺(tái)運(yùn)行。這類似 GUI 中的“最大化”操作。當(dāng)我們?cè)?Vim 完成文檔編輯操作并退出后，可以通過 jobs 命令看到作業(yè)已經(jīng)清空。通過 cat 命令我們看到文件已經(jīng)成功保存。

后臺(tái)作業(yè)換入前臺(tái)效果

總結(jié)

基于 Busybox ，我們介紹了 RT-Smart 終端環(huán)境的使用體驗(yàn)，看到了“瑞士軍刀” BusyBox 強(qiáng)大的功能。通過實(shí)際的啟動(dòng)腳本示例，展示了 init 進(jìn)程如何加載和初始化系統(tǒng)，通過 shUnit2 展示了 ash 提供的強(qiáng)大腳本執(zhí)行能力，并借助 Vim 展示了job control 的前后臺(tái)控制特性。

不知道大家是否對(duì) RT-Smart 的能力有了進(jìn)一步了解。如果您對(duì) RT-Thread Smart 的應(yīng)用和功能感興趣，可以在RT-Thread 官方發(fā)布的 ART-Pi Smart 開發(fā)板上了解、學(xué)習(xí)和開發(fā) RT-Thread Smart 系統(tǒng)與應(yīng)用。這是首個(gè)運(yùn)行 RT-Thread Smart 的 ARM Cortex-A7 開發(fā)板，具有強(qiáng)大的硬件性能和豐富的外設(shè)接口。

ART-Pi Smart 硬件規(guī)格情況