论文题目：嵌入式文件系统busybox的分析与改进

选题的背景、目的和意义

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，也包含了 Android 系统的自带的shell。最初是由 Bruce Perens 在 1996 年为Debian GNU/Linux安装盘编写的。其目标是在一张软盘上创建一个可引导的 GNU/Linux 系统，这可以用作安装盘和急救盘。

Busybox以开源的方式提供给广大使用者，开发者在遵循相应的协议的基础上，可以进行定制开发。而它小巧灵活的体积让它在嵌入式领域方面发挥着强大的功用，它提供了一个比较完善的环境，可以适用于任何小的或嵌入式系统，BusyBox 是为构建内存有限的嵌入式系统和基于软盘系统的一个优秀工具。BusyBox 通过将很多必需的工具放入一个可执行程序，并让它们可以共享代码中相同的部分，从而对它们的大小进行了很大程度的缩减，BusyBox 对于嵌入式系统来说是一个非常有用的工具，因此值得我们花一些时间进行探索。

应用原理和理论依据

使用专业的工具查来查找busybox中存在的关于内存的bug—Valgrind：Valgrind是一套Linux下一套基于仿真技术的程序调试和分析工具，它包含一个内核──一个软件合成的CPU，和一系列的小工具，每个工具都可以完成一项任务──调试，分析，或测试等。Valgrind可以检测内存泄漏和内存违例，还可以分析cache的使用等，灵活轻巧而又强大，能直穿程序错误的心脏。

Valgrind工具包包含多个工具，如Memcheck,Cachegrind,Helgrind,Callgrind，Massif：

Memcheck 工具主要检查下面的程序错误：

1.使用未初始化的内存 (Use of uninitialised memory)　　2.使用已经释放了的内存 (Reading/writingmemory after it has been free’d)　　3.使用超过 malloc分配的内存空间(Reading/writing off the end of malloc’d blocks)　　4.对堆栈的非法访问 (Reading/writinginappropriate areas on the stack)　　5.申请的空间是否有释放 (Memory leaks –where pointers to malloc’d blocks are lost forever)　　6.malloc/free/new/delete申请和释放内存的匹配(Mismatched use of malloc/new/new [] vs free/delete/delete [])　　7.src和dst的重叠(Overlapping src and dst pointers in memcpy() and related functions)

Callgrind：Callgrind收集程序运行时的一些数据，函数调用关系等信息，还可以有选择地进行cache模拟。在运行结束时，它会把分析数据写入一个文件。callgrind_annotate可以把这个文件的内容转化成可读的形式。

Cachegrind：它模拟 CPU中的一级缓存I1,D1和L2二级缓存，能够精确地指出程序中 cache的丢失和命中。如果需要，它还能够为我们提供cache丢失次数，内存引用次数，以及每行代码，每个函数，每个模块，整个程序产生的指令数。这对优化程序有很大的帮助。

Helgrind：它主要用来检查多线程程序中出现的竞争问题。Helgrind 寻找内存中被多个线程访问，而又没有一贯加锁的区域，这些区域往往是线程之间失去同步的地方，而且会导致难以发掘的错误。Helgrind实现了名为” Eraser” 的竞争检测算法，并做了进一步改进，减少了报告错误的次数。

Massif：堆栈分析器，它能测量程序在堆栈中使用了多少内存，告诉我们堆块，堆管理块和栈的大小。Massif能帮助我们减少内存的使用，在带有虚拟内存的现代系统中，它还能够加速我们程序的运行，减少程序停留在交换区中的几率

方案论证分析

根据搜集的资料分析busybox源码发现bug 

使用Valgrind工具进行详细的分析，得出bug所发生的地方以及原因

然后以此来找出源程序中bug的错误

对bug发生的原因进行分析

选题特色和预期成果

选题特色：近年来，IT业的核心技术已经集中在集成电路芯片和操作系统这两个部分，而嵌入式操作系统则是驱动硬件系统的灵魂。因此，通过嵌入式软件增加产品的附加值无疑是最好的选择。世界各国和各知名厂商都在为嵌入式软件的发展而努力。操作系统领域，老牌Linux厂商如RedHat，Novell等都把目光转向嵌入式领域。诺基亚，摩托罗拉等手持移动设备厂商也大步迈进嵌入式领域，纷纷推出新型嵌入式Linux手机。微软正在从基于PC的软件市场，悄然延伸至基于各种移动消费电子产品、专有设备终端的嵌入式软件产品市场。而Busybox作为Linux中的‘瑞士军刀’其分量可想而知，分析改进Busybox是一个极具意义的选题，它将会随着发展越来越频繁的出现在我们的视野。

预期成果：找出Busybox中存在的1-2处设计缺陷，分析缺陷出现的原因以及改进缺陷

毕业论文修改以及毕业资格审查

毕业论文答辩

主要参考文献

[1] 李磊; 曹凤莲; 李正; 朱腾   嵌入式MostaVista Linux操作系统的BusyBox构建[A] 微计算机信息  20012年9月

[2] 邵长彬; 李洪亮   用Busybox制作嵌入式Linux根文件系统[A]. 微计算机信息 2007年

[3] 康天下 支剑锋 嵌入式Linux NFS根文件系统的构建及研究 [A] . 现代电子技术2012 年5月

[4] 林汉成 基于ARM的嵌入式文件传输系统的设计与实现[D] 西安电子科技大学 2011年

[5]李善平，刘文峰，王焕龙等，《Linux与嵌入式系统》，清华大学出版社，2003

[6]陈渝，李明，杨晔，《源码开放的嵌入式系统软件分析与实践—基于SkyEye和ARM开发平台》，北京航空航天大学出版社，2004.

[7]刘峥嵘，张智超，《嵌入式Linux应用开发详解》，机械工业出版社，2004

[8]深圳市英蓓特信息技术有限公司，Embest S3CEV40 uClinux，实验指导手册。

[9]徐虹，何嘉，张钟澎，操作系统实验指导-基于Linux内核，清华大学出版社，北京，2004年11月

[10]部分资料来源于互联网。