Openwrt 包管理系统介绍

1. OpenWrt简介
- 1.1 主要特点
- 1.2 开源嵌入式操作系统
- - 1.2.1 嵌入式系统概念
  - 1.2.2 嵌入式系统分类
  - 1.2.3 嵌入式系统——安卓
  - 1.2.4 嵌入式系统的对比
2 OpenWrt包管理系统
- 2.1 工作原理
- 2.2 OPKG命令
- - 2.2.1 命令用法
  - 2.2.2 软件包的管理
  - 2.2.3 查询信息
  - 2.2.4 选项
- 2.3 OPKG配置
- - 2.3.1 调整软件仓库地址
  - 2.3.2 调整安装目录
  - 2.3.3 代理设置
- 2.4 OPKG包结构

1. OpenWrt简介

OpenWrt是一个嵌入式设备的Linux发行版，以GPL许可协议发行，拥有强大的网络组件和扩展性，常常被用于工控设备、电话、小型机器人、智能家居、路由器以及VOIP设备中，可以非常容易地从零开始构建出全功能的智能路由或服务器设备。

OpenWrt项目始于2004年1月，其第一个版本采用了LinkSys的源码。在LinkSys的代码收费后，2005年改为采用正式发布的Linux内核（2.4.30）来集成，并将OpenWrt完全模块化，不断推出补丁和网络驱动。

OpenWrt的主要特点在于其高扩展性，并且文件系统可写，开发者无需在每一次修改后完全重新编译，只要编译自己的软件包即可，这样就加快了开发的进度，令它更像一个小型的Linux 电脑系统，到目前为止已经提供了100多个已编译好的软件，而且数量还在不断增加。另外OpenWrt提供了SDK，每个运行软件均能够以SDK来进行编译，以软件包形式进行安装和卸载。

1.1 主要特点

代码里不含第三方开源包，只包含开源包地址链接。
编译时自动下载源代码、打补丁来满足指定平台要求，并编译。还可以修改Makefile来下载最新的软件包。
使用LuCI作为最终用户管理界面。LuCI以Apache许可协议发布Web管理功能代码。
UCI通用配置管理方法。
通过脚本来调用iptables来实现防火墙功能，配置保存在UCI文件中。
开放和可扩展的OPKG格式安装升级包。

1.2 开源嵌入式操作系统

1.2.1 嵌入式系统概念

嵌入式系统，是指嵌入到硬件系统内部，为特定应用功能而设计的专用软件系统。与个人计算机的通用操作系统不同，嵌入式系统通常只针对特殊的用途。因此可以对它进行优化，并裁剪到最小。现在通用的硬件系统发展非常迅速，因此出现了在通用硬件系统上的嵌入式操作系统。目前在嵌入式领域广泛使用的操作系统有：Linux、Windows Embedded和VxWorks 等。

1.2.2 嵌入式系统分类

根据用途，操作系统又可以分为：

针对防火墙的操作系统：IPFire；
针对智能路由器领域的嵌入式操作系统：Tomato、OpenWrt等；
针对个人桌面领域操作系统：Ubuntu、Fedora 等；
针对智能终端如手机：Android 、Firefox OS等。

它们均是基于 Linux 内核的操作系统。

1.2.3 嵌入式系统——安卓

安卓系统和我们生活紧密联系，也为大家所熟知，下面介绍下安卓系统，用于与Openwrt进行对比：

Android 是谷歌研发的一款智能终端操作系统，是一种基于 Linux 的开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机、平板计算机、智能电视等。它由谷歌公司和开放手机联盟领导开发。
Android 操作系统最初由安迪·鲁宾开发，最初目的是用于数码相机的操作系统。
2005年8月谷歌全资收购了Android 操作系统。
2007年11月，谷歌与84家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建开放手机联盟，共同研发改良Android 系统。随后谷歌以Apache开源许可协议的授权方式发布了Android的源代码，Android以 JAVA 层封装了系统层提供给应用开发者统一的API接口。
第一部 Android 智能手机发布于 2008年10月。
目前，Android已逐渐扩展到平板计算机及其他领域，如电视、智能手表、数码相机和游戏机等。
2015年，Android以85%的市场占有率占据移动操作系统市场之首。
Android 操作系统已经演化为一个移动设备开发平台，其软件层次大体上分为 4 层，即操作系统内核、中间层、应用程序框架层和应用程序。应用程序框架层为应用程序开发者提供了功能强大的 API，包括图形显示的各种组件，如视图、列表、文本框、按钮以及嵌入式的Web浏览器等。

	Android	OpenWrt
内核	Linux 内核	Linux 内核
许可协议	Apache2.0	GNU License
使用场景	面向终端用户，手持设备。用户接口采用JAVA 提供图形用户界面GUI	服务器、家庭路由器等，用户接口默认为 UCI 命令行提供，也支持通过 Web 方式来管理
开发主导模式	由谷歌公司主导开发	由 OpenWrt.org 社区主导，社区由个人组成，更开放

1.2.4 嵌入式系统的对比

下表为开源路由器各种发行版本的对比：
在这里插入图片描述

2 OpenWrt包管理系统

OPKG（Open/OpenWrt Package）是一个基于IPKG的轻量快速的软件包管理系统，可以称为IPKG的变种或克隆，目前已成为开源嵌入式系统领域的系统标准。OPKG常用于路由、交换机等嵌入式设备中，用来管理软件包的下载、安装、升级、卸载和查询等，并处理软件包的依赖关系。功能和桌面Linux操作系统Ubuntu中的apt-get、Redhat中的yum类似。

OPKG 是一个针对根文件系统全功能的软件包管理器，用来从本地软件仓库或互联网软件仓库上下载并安装 OpenWrt 软件包。它不仅仅是将软件安装到一个单独的路径（如：/opt），而是根文件系统上。还可以用于安装内核模块和驱动等。OPKG 有时被称为 Entware ，但这主要是针对为嵌入式设备准备的 Entware 仓库。OPKG在安装时会自动解决安装软件时的包依赖关系，如果遇见错误，就中止安装。如果丢失第三方包的依赖关系，源码包依然可用的话，为了忽略依赖关系的错误可以使用 –force-depends 选项。

2.1 工作原理

当执行“opkg update”命令进行软件列表的更新时，OPKG首先会读取配置文件/ etc/opkg.conf，这个文件保存了OPKG的全局配置信息。
在这里插入图片描述
紧接着，OPKG会根据配置地址位置下载软件包列表文件Packages.gz到/var/opkg-list目录下，这个文件是软件仓库中所有软件列表及其依赖关系的清单，是使用gzip压缩的文件，这样在网络传输时所占用网络流量比较小。其后任何安装命令均需首先读取这两个文件。

软件安装之后的信息会保存在目录/usr/lib/opkg/下面，这里就相当于Windows操作系统中的注册表。它包含状态文件，OPKG通过访问这个状态文件确定该软件是否已安装、安装的版本，以及依赖关系是否满足等，从而可以确定安装软件的版本、文件路径等信息。
在这里插入图片描述

OPKG命令执行会读取以下3部分的信息：配置文件、已安装软件包信息和软件仓库的软件包信息。

配置文件默认位置为/etc/opkg.conf。
已安装软件包状态信息保存在/usr/lib/opkg目录下。
软件仓库的软件包信息保存在/var/opkg-lists目录下。

2.2 OPKG命令

2.2.1 命令用法

OPKG必须带有一个子命令，如果不带有子命令，将输出OPKG的详细使用提示信息。首先是提示必须有一个子命令参数，然后是命令格式提示信息，最后是各个子命令和选项信息含义描述。

/ # opkg
opkg must have one sub-command argument
usage: opkg [options...] sub-command [arguments...]
where sub-command is one of:

Package Manipulation:
        update                  Update list of available packages
        upgrade <pkgs>          Upgrade packages
        install <pkgs>          Install package(s)
        configure <pkgs>        Configure unpacked package(s)
        remove <pkgs|regexp>    Remove package(s)
  
Informational Commands:
        list                    List available packages
        list-installed          List installed packages
        list-upgradable         List installed and upgradable packages
        files <pkg>             List files belonging to <pkg>
        search <file|regexp>    List package providing <file>
        find <regexp>           List packages whose name or description matches <regexp>
        info [pkg|regexp]       Display all info for <pkg>
        status [pkg|regexp]     Display all status for <pkg>
        download <pkg>          Download <pkg> to current directory
        depends [-A] [pkgname|pat]+

Options:
        -A                      Query all packages not just those installed
        -d <dest_name>          Use <dest_name> as the the root directory for
        --dest <dest_name>      package installation, removal, upgrading.
                                <dest_name> should be a defined dest name from
                                the configuration file, (but can also be a
                                directory name in a pinch).
        -o <dir>                Use <dir> as the root directory for
        --offline-root <dir>    offline installation of packages.
        --add-arch <arch>:<prio>        Register architecture with given priority
        --add-dest <name>:<path>        Register destination with given path
Force Options:
        --force-depends         Install/remove despite failed dependencies
         --force-reinstall       Reinstall package(s)
        --force-overwrite       Overwrite files from other package(s)
        --force-downgrade       Allow opkg to downgrade packages

 regexp could be something like 'pkgname*' '*file*' or similar
 e.g. opkg info 'libstd*' or opkg search '*libop*' or opkg remove 'libncur*'

OPKG的功能主要分两类，一种是软件包的管理命令，另外一种是软件包的查询命令。另外还有很多可以修饰的选项。

2.2.2 软件包的管理

软件包的管理是OPKG最重要的功能，主要包含更新软件包列表、安装、卸载和升级等功能。

opkg update
该命令用于更新可以安装的软件包列表。该命令不需要参数，执行时从服务器地址下载软件包列表文件并存储在/var/opkg-lists/目录下。OPKG在安装或升级时需要读取这个文件，这个文件代表当前仓库中所有可用的软件包。也可以删除该文件来释放存储空间，在安装软件前需要重新获取这个文件。
opkg install
该命令用于安装软件包，需要一个参数，传递一个软件包名称。如果软件包之间有依赖关系，会自动下载所有被依赖的软件包，并依次将所有被依赖的软件包安装上。如下图所示用于安装smsdemo软件包。

或如下所示代码用于安装file软件包，其所依赖的软件包libmagic会自动安装上：

/# opkg install file 
Installing file (5.11-1) to root... Downloading http://downloads.openwrt.org/attitude_adjustment/12.09/ x86/generic/packages/file_5.11-1_x86.ipk. 
Installing libmagic (5.11-1) to root... 
Downloading http://downloads.openwrt.org/attitude_adjustment/12.09/x86/generic/packages/libmagic _5.11-1_x86.ipk. 
Configuring libmagic. 
Configuring file.

opkg remove
该命令用于卸载软件包，需要一个参数，传递一个软件包名称。需要注意的是，在安装时自动安装的软件包并不会删除，需要自己手动删除，或者在卸载软件包的同时增加(–autoremove)参数将不需要的安装包也删除。如下所示用于卸载smsdemo软件包：

如下所示代码用于删除file软件包及不再使用的依赖包。
/# opkg remove file --autoremove
Removing package file from root…
libmagic was autoinstalled and is now orphaned, removing.
Removing package libmagic from root…
opkg upgrade
该命令用于升级软件包。如果软件包没有安装，该命令执行之后和“opkg install”效果相同。如果升级多个软件包，以空格分隔列在命令之后即可。例如使用opkg upgrade ip wget来升级两个软件包。
对大多数用户来说，不推荐升级软件包。OpenWrt发布后再进行升级大多数情况下是不可能的，这是因为OpenWrt发布之后一般不再更新，除非主干的快照被编译机器人（buildbot）自动更新。如果内核升级了，可能带来升级风险，因为内核可能和原始安装的应用软件不兼容。因此一般只升级应用，即非内核软件包。

2.2.3 查询信息

OPKG查询命令可以在软件仓库中查询，也可以在运行的系统中查询。OPKG提供了软件包的双向查询功能：正向查询，即从软件包来查询所包含的文件列表；也可以反向查询，从系统中所安装的文件查询所属的软件包。

opkg list
该命令用于列出所有可使用的软件包，列出内容格式为：软件包名称–版本–描述。描述内容是可以有换行的。如果使用grep命令来查找软件包则需注意，grep是单行匹配，因此使用grep查找的结果并不准确。
opkg list-installed
该命令用于列出系统中已经安装的软件包。
opkg list-changed-conffiles
该命令用于列出用户修改过的配置文件。
opkg files
该命令用于列出属于这个软件包（）中的所有文件，这个软件包必须已经安装。下图示例查看smsdemo软件包所包含文件列表：

如下所示代码用于查看ip软件包所包含的文件列表。

#opkg files ip 
Package ip (3.3.0-1) is installed on root and has the following files: 
/usr/sbin/ip 
/etc/iproute2/rt_tables

opkg search
该命令用于列出提供的软件包，注意：需要传递文件的绝对路径。
opkg find
该命令用于列出软件包名称和匹配的软件包。是一个正则表达式，可以精确匹配，也可以使用星号来模糊匹配，例如使用“net”或者“ net*”，均可以匹配NetCat。
opkg info [pkg]
该命令用于显示已安装[pkg]软件包的信息，包含软件包名称、版本、所依赖的软件包名称、安装状态和安装时间等。如果没有指定参数则输出所有已安装软件包的信息。“opkg status”和这个命令功能完全相同。
opkg download
该命令用于将软件包下载到当前目录。
opkg print-architecture
该命令用于列出安装包的架构。
opkg whatdepends [-A] [pkg]
该命令用于针对已安装的软件包，输出依赖这个软件包的软件包。

2.2.4 选项

OPKG有很多选项可以使用，这里只列出几个最常用的选项。

-A：查询所有的软件包，包含未安装的软件包。
-d <dest_name>：使用<dest_name>作为软件包的安装根目录。<dest_name>是配置文件中定义的目录名称。
-f <conf_file>：指定使用<conf_file>作为opkg的配置文件。如不指定，默认配置文件是/etc/opkg.conf。
–nodeps：不按照依赖来安装，只安装软件包自己。这可能会导致缺少依赖文件，导致程序不能执行。
–autoremove：卸载软件包时自动卸载不再使用的软件包（在安装时依赖会自动安装上）。
–force-reinstall：强制重新安装软件包，在软件包版本未修改时不会再次安装，增加该选项来强制重新安装。

2.3 OPKG配置

OPKG需要一个配置文件来保存全局配置，例如软件从哪里下载、安装到哪里等。

2.3.1 调整软件仓库地址

OPKG配置文件默认是/etc/opkg.conf。内容参考如下：

src/gz attitude_adjustment http://192.168.1.106:8080/openwrt 
dest root /
dest ram /tmp 
lists_dir ext /var/opkg-lists 
option overlay_root /overlay

OPKG可以使用多个仓库，每一个仓库需要一个唯一标识符，即使用它们的逻辑名字。例如：

src/gz attitude_adjustment http://downloads.openwrt.org/attitude_adjustment/12.09/x86/generic/packa ges/ 
src/gz local http://192.168.1.106:8080/openwrt

2.3.2 调整安装目录

OPKG的一个非常有用的特性，是有能力指定任何安装包的安装目录。安装目录在配置文件/etc/opkg.conf中定义。配置文件中目的地址格式是以dest开头，紧跟着目的地址的名称，最后是目录路径，必须从根目录开始。

dest root / 
dest ram /tmp 
dest usb /opt

安装目录定义之后，目的地址名称就可以在安装命令中引用了。安装时目的地址名称只能引用在/etc/opkg.conf中定义的地址名称，例如“-d ram”表示软件将安装到临时目录/tmp下。安装命令类似如下格式：

opkg install <pkg> -d <目的地址名称>

2.3.3 代理设置

OPKG通过下载软件包来安装，如果你通过HTTP代理服务器来上网，那就不能直接连接到服务器地址，这时就需要设置代理服务器地址。在/etc/opkg.conf中加入以下设置：

option http_proxy http://proxy.example.org:3128/

如果代理服务器需要认证，则需要增加以下认证信息：option proxy_username xxxxxx option proxy_password xxxxxx 如果使用busybox的wget命令，这个工具不支持认证功能，下载时将认证失败。可以改为在URL中传递用户名和密码：

option http_proxy http://username:password@proxy.example.org:3128/

2.4 OPKG包结构

OPKG安装包（ipk文件）是一个gzip压缩文件，可以用file命令来查看文件格式描述。其实，ipk文件就是一个“tar.gz”文件，我们可以用tar命令来解压缩并查看文件内容，其内容包含两个压缩文件和一个版本文件。我们以smsdemo软件包为例来说明安装包格式，首先使用tar命令来解压缩smsdemo的安装包。命令如下：
在这里插入图片描述
解压缩完成后生成3个文件，其中debian-binary是一个纯文本文件，包含字符串“2.0”，表示格式为debian2.0格式。

data.tar.gz包含“/usr/bin/smsdemo”文件，在安装时复制到安装目录下。

control.tar.gz解压缩后发现仅包含文件“control”、“postinst”、“prerm”。

在这里插入图片描述
control文件内容包含软件包名称、版本、依赖关系、所属分类、状态、优先级、平台架构和软件描述等。

在这里插入图片描述
控制部分所有文件的含义，如下表：

文件	含义
control	控制文件，包含软件包名称、版本、依赖关系和所属分类等信息
conffiles	配置文件，内容包含该软件的配置文件列表，一个文件占一行
preinst	安装文件之前执行脚本
postinst	安装文件之后执行脚本，例如安装之后设置用户及启动程序等
prerm	卸载之前执行的脚本，例如卸载之前首先结束运行的程序进程
postrm	卸载之后执行的脚本