一文詳解ash程序和login程序

busybox版本：1.35.0

ash程序入口分析

ash程序是linux內(nèi)核啟動(dòng)后期進(jìn)入busybox后，在busybox中啟動(dòng)的默認(rèn)shell，用于響應(yīng)和執(zhí)行命令輸入。ash的操作入口由ash_main()函數(shù)代表，定義在/shell/ash.c文件中。

貼上ash_main函數(shù)的完整代碼（出自/shell/ash.c）：

?

int?ash_main(int?argc,?char?**argv)?MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
#if?NUM_SCRIPTS?>?0
int?ash_main(int?argc,?char?**argv)
#else
int?ash_main(int?argc?UNUSED_PARAM,?char?**argv)
#endif
/*?note:?'argc'?is?used?only?if?embedded?scripts?are?enabled?*/
{
?volatile?smallint?state;
?struct?jmploc?jmploc;
?struct?stackmark?smark;
?int?login_sh;

?/*?Initialize?global?data?*/
?INIT_G_misc();
?INIT_G_memstack();
?INIT_G_var();
#if?ENABLE_ASH_ALIAS
?INIT_G_alias();
#endif
?INIT_G_cmdtable();

#if?PROFILE
?monitor(4,?etext,?profile_buf,?sizeof(profile_buf),?50);
#endif

?state?=?0;
?if?(setjmp(jmploc.loc))?{
??smallint?e;
??smallint?s;

??exitreset();

??e?=?exception_type;
??s?=?state;
??if?(e?==?EXEND?||?e?==?EXEXIT?||?s?==?0?||?iflag?==?0?||?shlvl)?{
???exitshell();
??}

??reset();

??if?(e?==?EXINT)?{
???newline_and_flush(stderr);
??}

??popstackmark(&smark);
??FORCE_INT_ON;?/*?enable?interrupts?*/
??if?(s?==?1)
???goto?state1;
??if?(s?==?2)
???goto?state2;
??if?(s?==?3)
???goto?state3;
??goto?state4;
?}
?exception_handler?=?&jmploc;
?rootpid?=?getpid();

?init();
?setstackmark(&smark);

#if?NUM_SCRIPTS?>?0
?if?(argc?&0'?must?not?complain.?*/

??//?if?(!sflag)?g_parsefile->pf_fd?=?-1;
??//?^^?not?necessary?since?now?we?special-case?fd?0
??//?in?save_fd_on_redirect()

??lineno?=?0;?//?bash?compat
??//?dash:?evalstring(minusc,?sflag???0?:?EV_EXIT);
??//?The?above?makes
??//??ash?-sc?'echo?$-'
??//?continue?reading?input?from?stdin?after?running?'echo'.
??//?bash?does?not?do?this:?it?prints?"hBcs"?and?exits.
??evalstring(minusc,?EV_EXIT);
?}

?if?(sflag?||?minusc?==?NULL)?{
#if?MAX_HISTORY?>?0?&&?ENABLE_FEATURE_EDITING_SAVEHISTORY
??if?(line_input_state)?{
???const?char?*hp?=?lookupvar("HISTFILE");
???if?(!hp)?{
????hp?=?lookupvar("HOME");
????if?(hp)?{
?????INT_OFF;
?????hp?=?concat_path_file(hp,?".ash_history");
?????setvar0("HISTFILE",?hp);
?????free((char*)hp);
?????INT_ON;
?????hp?=?lookupvar("HISTFILE");
????}
???}
???if?(hp)
????line_input_state->hist_file?=?xstrdup(hp);
#?if?ENABLE_FEATURE_SH_HISTFILESIZE
???hp?=?lookupvar("HISTFILESIZE");
???line_input_state->max_history?=?size_from_HISTFILESIZE(hp);
#?endif
??}
#endif
?state4:?/*?XXX?????-?why?isn't?this?before?the?"if"?statement?*/
??cmdloop(1);
?}
#if?PROFILE
?monitor(0);
#endif
#ifdef?GPROF
?{
??extern?void?_mcleanup(void);
??_mcleanup();
?}
#endif
?TRACE(("End?of?main?reached
"));
?exitshell();
?/*?NOTREACHED?*/
}

?

下文將分段描述該函數(shù)。

首先是調(diào)用幾個(gè)INIT_G_XXX命名的宏定義：

?

?INIT_G_misc();
?INIT_G_memstack();
?INIT_G_var();
#if?ENABLE_ASH_ALIAS
?INIT_G_alias();
#endif
?INIT_G_cmdtable();

?

用于初始化全局變量。

然后將state變量值設(shè)置為0：

?

state?=?0;

?

接著是調(diào)用一個(gè)C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的setjmp()函數(shù)實(shí)現(xiàn)異常處理機(jī)制：

?

?if?(setjmp(jmploc.loc))?{
??smallint?e;
??smallint?s;

??exitreset();

??e?=?exception_type;
??s?=?state;
??if?(e?==?EXEND?||?e?==?EXEXIT?||?s?==?0?||?iflag?==?0?||?shlvl)?{
???exitshell();
??}

??reset();

??if?(e?==?EXINT)?{
???newline_and_flush(stderr);
??}

??popstackmark(&smark);
??FORCE_INT_ON;?/*?enable?interrupts?*/
??
??printf("s?:?%d
",s);
??if?(s?==?1)
???goto?state1;
??if?(s?==?2)
???goto?state2;
??if?(s?==?3)
???goto?state3;
??goto?state4;
?}
?exception_handler?=?&jmploc;

?

在接下來(lái)的代碼中，會(huì)調(diào)用procargs(argv)處理命令行參數(shù)；調(diào)用read_profile("/etc/profile")讀取配置文件，這個(gè)文件正是在busybox中需要我們自己添加的用于配置shell的描述文件。

在最后，則會(huì)調(diào)用cmdloop(1)函數(shù)用于執(zhí)行命令行循環(huán)操作。該函數(shù)用于讀取執(zhí)行命令。

ash_main總結(jié)

ash_main()函數(shù)用于初始化和解析參數(shù)，讀取/etc/profile配置文件，然后調(diào)用cmdloop()來(lái)執(zhí)行命令。setjmp()函數(shù)是一個(gè)C語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)，用于設(shè)置當(dāng)事件發(fā)生時(shí)跳轉(zhuǎn)到的位置。在異常發(fā)生時(shí)，變量"state"可用于計(jì)算跳轉(zhuǎn)的位置。

login進(jìn)程

在busybox運(yùn)行后，在命令行下輸入login命令則可以運(yùn)行l(wèi)ogin程序，默認(rèn)busybox配置下，在啟動(dòng)busybox后，會(huì)執(zhí)行ash程序而不是login程序。在實(shí)際應(yīng)用需求中，我們可以將login設(shè)置為busybox啟動(dòng)后的運(yùn)行程序。方法如下：

（1）使用make menuconfig編譯構(gòu)建出busybox的圖形配置界面，選擇下列選項(xiàng)：

（2）進(jìn)入Login/Password Management Utilities選項(xiàng)，將該配置下的所有項(xiàng)目都配置上：

（3）使用make -j12編譯構(gòu)建busybox。

（4）安裝busybox

通過(guò)以上步驟，這時(shí)候的busybox是支持login程序的，接下來(lái)，在/etc/inittab文件中設(shè)置啟動(dòng)項(xiàng)：

?

:-/bin/login
或者
:/sbin/getty?115200?console

?

注：上述配置任選一種

配置/etc/group，/etc/passwd，/etc/shadow三個(gè)文件（如果在busybox中沒(méi)有，則需要自己創(chuàng)建）

在/etc/group文件中，添加如下配置：

?

root0:root

?

在/etc/passwd文件中添加root用戶的密鑰信息：

?

root0root:/root:/bin/sh

?

小生這里/etc/passed文件中內(nèi)容如下：

在/etc/shadow文件中配置用戶（這里是root用戶）密碼：

?

root199999::

?

DH9Ade75qXIdI表示設(shè)置的密碼

該串密文可使用mkpasswd命令生成，在命令行終端輸入mkpasswd后會(huì)提示輸入密碼，這時(shí)候輸入我們想要設(shè)置的明文密碼，完成后按下回車(chē)鍵即可生成crypt格式的字符串：

上述操作就將login登錄的密碼設(shè)置為iriczhao，用戶名為root。

至此，通過(guò)上述步驟，就完成了login的配置，運(yùn)行busybox后，即可進(jìn)入login程序，如下圖所示：

鍵入root和密碼（本文是iriczhao）后，即可進(jìn)入shell。

login程序入口分析

根據(jù)busybox的工具特征，知道login程序?qū)?yīng)的入口則是login_main()，本小節(jié)將分析該函數(shù)：

當(dāng)在busybox中運(yùn)行l(wèi)ogin程序后，會(huì)提示輸入登錄名，然后會(huì)提示輸入密碼，按下Enter鍵后，將會(huì)去驗(yàn)證登錄密碼是否正確，這一系列的操作是由login_main函數(shù)中的while(1){}結(jié)構(gòu)完成的，代碼如下（出自/loginutils/login.c）：

?

while?(1)?{
??/*?flush?away?any?type-ahead?(as?getty?does)?*/
??tcflush(0,?TCIFLUSH);

??if?(!username[0])
???get_username_or_die(username,?sizeof(username));

#if?ENABLE_PAM
??pamret?=?pam_start("login",?username,?&conv,?&pamh);
??if?(pamret?!=?PAM_SUCCESS)?{
???failed_msg?=?"start";
???goto?pam_auth_failed;
??}
??/*?set?TTY?(so?things?like?securetty?work)?*/
??pamret?=?pam_set_item(pamh,?PAM_TTY,?short_tty);
??if?(pamret?!=?PAM_SUCCESS)?{
???failed_msg?=?"set_item(TTY)";
???goto?pam_auth_failed;
??}
??/*?set?RHOST?*/
??if?(opt_host)?{
???pamret?=?pam_set_item(pamh,?PAM_RHOST,?opt_host);
???if?(pamret?!=?PAM_SUCCESS)?{
????failed_msg?=?"set_item(RHOST)";
????goto?pam_auth_failed;
???}
??}
??if?(!(opt?&?LOGIN_OPT_f))?{
???pamret?=?pam_authenticate(pamh,?0);
???if?(pamret?!=?PAM_SUCCESS)?{
????failed_msg?=?"authenticate";
????goto?pam_auth_failed;
????/*?TODO:?or?just?"goto?auth_failed"
?????*?since?user?seems?to?enter?wrong?password
?????*?(in?this?case?pamret?==?7)
?????*/
???}
??}
??/*?check?that?the?account?is?healthy?*/
??pamret?=?pam_acct_mgmt(pamh,?0);
??if?(pamret?==?PAM_NEW_AUTHTOK_REQD)?{
???pamret?=?pam_chauthtok(pamh,?PAM_CHANGE_EXPIRED_AUTHTOK);
??}
??if?(pamret?!=?PAM_SUCCESS)?{
???failed_msg?=?"acct_mgmt";
???goto?pam_auth_failed;
??}
??/*?read?user?back?*/
??pamuser?=?NULL;
??/*?gcc:?"dereferencing?type-punned?pointer?breaks?aliasing?rules..."
???*?thus?we?cast?to?(void*)?*/
??if?(pam_get_item(pamh,?PAM_USER,?(void*)&pamuser)?!=?PAM_SUCCESS)?{
???failed_msg?=?"get_item(USER)";
???goto?pam_auth_failed;
??}
??if?(!pamuser?||?!pamuser[0])
???goto?auth_failed;
??safe_strncpy(username,?pamuser,?sizeof(username));
??/*?Don't?use?"pw?=?getpwnam(username);",
???*?PAM?is?said?to?be?capable?of?destroying?static?storage
???*?used?by?getpwnam().?We?are?using?safe(r)?function?*/
??pw?=?NULL;
??getpwnam_r(username,?&pwdstruct,?pwdbuf,?sizeof(pwdbuf),?&pw);
??if?(!pw)
???goto?auth_failed;
??pamret?=?pam_open_session(pamh,?0);
??if?(pamret?!=?PAM_SUCCESS)?{
???failed_msg?=?"open_session";
???goto?pam_auth_failed;
??}
??pamret?=?pam_setcred(pamh,?PAM_ESTABLISH_CRED);
??if?(pamret?!=?PAM_SUCCESS)?{
???failed_msg?=?"setcred";
???goto?pam_auth_failed;
??}
??break;?/*?success,?continue?login?process?*/

?pam_auth_failed:
??/*?syslog,?because?we?don't?want?potential?attacker
???*?to?know?_why_?login?failed?*/
??syslog(LOG_WARNING,?"pam_%s?call?failed:?%s?(%d)",?failed_msg,
?????pam_strerror(pamh,?pamret),?pamret);
??login_pam_end(pamh);
??safe_strncpy(username,?"UNKNOWN",?sizeof(username));
#else?/*?not?PAM?*/
??pw?=?getpwnam(username);
??if?(!pw)?{
???strcpy(username,?"UNKNOWN");
???goto?fake_it;
??}

??if?(pw->pw_passwd[0]?==?'!'?||?pw->pw_passwd[0]?==?'*')
???goto?auth_failed;

??if?(opt?&?LOGIN_OPT_f)
???break;?/*?-f?USER:?success?without?asking?passwd?*/

??if?(pw->pw_uid?==?0?&&?!is_tty_secure(short_tty))
???goto?auth_failed;

??/*?Don't?check?the?password?if?password?entry?is?empty?(!)?*/
??if?(!pw->pw_passwd[0])
???break;
?fake_it:
??/*?Password?reading?and?authorization?takes?place?here.
???*?Note?that?reads?(in?no-echo?mode)?trash?tty?attributes.
???*?If?we?get?interrupted?by?SIGALRM,?we?need?to?restore?attrs.
???*/
??if?(ask_and_check_password(pw)?>?0)
???break;
#endif?/*?ENABLE_PAM?*/
?auth_failed:
??opt?&=?~LOGIN_OPT_f;
??pause_after_failed_login();
??/*?TODO:?doesn't?sound?like?correct?English?phrase?to?me?*/
??puts("Login?incorrect");
??syslog(LOG_WARNING,?"invalid?password?for?'%s'%s",
?????username,?fromhost);
??if?(++count?==?3)?{
???if?(ENABLE_FEATURE_CLEAN_UP)
????free(fromhost);
???return?EXIT_FAILURE;
??}
??username[0]?=?'';
?}?/*?while?(1)?*/

?

在login_main函數(shù)中所操作的一個(gè)重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是pw，pw是一個(gè)指向struct passwd的結(jié)構(gòu)指針，結(jié)構(gòu)定義如下：

?

#include??
#include??
struct?passwd?{
???char?*pw_name;????????????????/*?用戶登錄名?*/
???char?*pw_passwd;??????????????/*?密碼(加密后)?*/
???__uid_t?pw_uid;???????????????/*?用戶ID?*/
???__gid_t?pw_gid;???????????????/*?組ID?*/
???char?*pw_gecos;???????????????/*?詳細(xì)用戶名?*/
???char?*pw_dir;?????????????????/*?用戶目錄?*/
???char?*pw_shell;???????????????/*?Shell程序名?*/?
};

?

在login_main()函數(shù)中使用：

?

pw?=?getpwnam(username);

?

可根據(jù)用戶名獲取用戶口令信息pw。

如果密碼驗(yàn)證成功，將會(huì)在while(1)中使用break跳出循環(huán)，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)代碼；如果密碼驗(yàn)證失敗，則會(huì)跳轉(zhuǎn)到auth_failed標(biāo)簽處，返回EXIT_FAILURE。

在login_main函數(shù)的最后，會(huì)調(diào)用exec_login_shell(pw->pw_shell);登錄shell。本質(zhì)上則是execv()系統(tǒng)調(diào)用：

login_main總結(jié)

在命令行輸入login命令后，則會(huì)執(zhí)行l(wèi)ogin程序；我們也可以將login程序設(shè)置為busybox啟動(dòng)后執(zhí)行的程序，實(shí)現(xiàn)帶用戶名和密碼的登錄方式。在buildroot構(gòu)建工具中則自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了login機(jī)制（基于busybox方式），只需要在圖形配置界面中開(kāi)啟并配置密碼即可。

　　審核編輯：湯梓紅

?