Archlinux 搭建 arm64/AArch64 交叉编译环境

Archlinux 搭建 arm64/AArch64 交叉编译环境

0. 系统环境

系统:

  • Archlinux: 成文时间最新

工具版本:

  • Binutils: 2.34-1
  • GCC: 9.2.1+20200130-2
  • GNU Make: 4.3

1. 编译交叉编译工具链

此部分参考博客

交叉编译工具链需要用到至少七个工具(库):

同时我们还有两个用于优化的库:

这两个库是可选的。

搭建完成后我们会获得一系列编译、链接工具,包括我们熟知的 gccld 等。

1.1 准备工作

首先建立三个目录,分别存放源码、构建文件和编译结果(也即我们需要的交叉编译工具链)

mkdir -p /path/to/cross-compile-src/
mkdir -p /path/to/cross-compile-build/
mkdir -p /path/to/cross-compile-install/
export CROSS_COMPILE_SRC=/path/to/cross-compile-src/
export CROSS_COMPILE_BUILD=/path/to/cross-compile-build/
export CROSS_COMPILE_INSTALL=/path/to/cross-compile-install/

将安装目录内未来会生成的 bin 目录加入 PATH(我以为这一步只是为了省事,为了不把环境变量搞乱我第一次尝试没有加,结果编译失败)

export PATH=$CROSS_COMPILE_INSTALL/bin:$PATH

接下来下载相应的包,笔者选用的软件包版本分别为(除 Linux Kernel 外均为成文时最新稳定)

软件名 版本
Binutils 2.34
GCC 9.2.0
glibc 2.31
Linux Kernel 4.14.172
MPFR 4.0.2
GMP 6.2.0
MPC 1.1.0
isl 0.18
CLooG 0.18.1

下载相应的包

cd $CROSS_COMPILE_SRC
export GNU_MIRROR_SITE=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/gnu/
export KERNEL_MIRROR_SITE=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/

wget $GNU_MIRROR_SITE/binutils/binutils-2.34.tar.xz                 # binutils
wget $GNU_MIRROR_SITE/gcc/gcc-9.2.0/gcc-9.2.0.tar.xz                # gcc
wget $GNU_MIRROR_SITE/glibc/glibc-2.31.tar.xz                       # glibc
wget $KERNEL_MIRROR_SITE/v4.x/linux-4.14.172.tar.xz                 # kernel
wget $GNU_MIRROR_SITE/mpfr/mpfr-4.0.2.tar.xz                        # mpfr
wget $GNU_MIRROR_SITE/gmp/gmp-6.2.0.tar.xz                          # gmp
wget $GNU_MIRROR_SITE/mpc/mpc-1.1.0.tar.gz                          # mpc

# optional
wget ftp://gcc.gnu.org/pub/gcc/infrastructure/isl-0.18.tar.bz2      # isl
wget ftp://gcc.gnu.org/pub/gcc/infrastructure/cloog-0.18.1.tar.gz   # cloog

解压

for f in *.tar.xz;  do tar -xJf $f; done
for f in *.tar.bz2; do tar -xjf $f; done
for f in *.tar.gz;  do tar -xzf $f; done

建立 GCC 依赖库们的软链接

ln -s ../mfpr-4.0.2 gcc-9.2.0/mfpr      # mfpr
ln -s ../gmp-6.2.0 gcc-9.2.0/gmp        # gmp
ln -s ../mpc-1.1.0 gcc-9.2.0/mpc        # mpc

# optional
ln -s ../isl-0.18 gcc-9.2.0/isl         # isl
ln -s ../cloog-0.18.1 gcc-9.2.0/cloog   # cloog

设定编译时使用的线程数

export NPROC=`nproc`    # use all processors

1.2. 编译安装 Binutils

这个工具包将会被安装在 /path/to/cross-compile-gcc/install/bin 内,包括了交叉汇编器、交叉链接器等工具。

cd $CROSS_COMPILE_BUILD
mkdir binutils
cd binutils
$CROSS_COMPILE_SRC/binutils-2.34/configure  \
    --prefix=$CROSS_COMPILE_INSTALL         \
    --target=aarch64-linux                  \
    --disable-multilib
make -j$NPROC
make install

1.3. 安装 Linux Kernel 头文件

这一步会将 Linux Kernel 头文件安装咋 $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-install/include,这样交叉编译链编译出的软件可以在目标平台中使用 Linux 系统调用。

cd $CROSS_COMPILE_SRC/linux-4.14.172
make                                                        \
    ARCH=arm64                                              \
    INSTALL_HDR_PATH=$CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-linux   \
    headers_install

1.4. 编译安装 GCC 和 glibc

这是很长的一步,我们将要轮流编译属于两个库(GCC 和 glibc)的组件,并最终全部编译完成。编译顺序如下(图源为参考博客)

1.4.1. 编译器

这一步只会安装 C/C++ 交叉编译器本身,它们会被安装在 $CROSS_COMPILE_INSTALL/bin

cd $CROSS_COMPILE_BUILD
mkdir gcc
cd gcc
$CROSS_COMPILE_SRC/gcc-9.2.0/configure  \
    --prefix=$CROSS_COMPILE_INSTALL     \
    --target=aarch64-linux              \
    --enable-language=c,c++             \
    --disable-multilib
make -j$NPROC all-gcc
make install-gcc

这一步要编译个十分钟左右,可以去喝口水、打个飞机什么的。

1.4.2. 标准 C 头文件和启动文件

这一步里我们将所有的标准 C 头文件安装在 $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-linux/include 内。同时我们还会编译一些启动文件并安装在 $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-linux/lib 内,这些文件将被下一步用到,并在下下步被替换。

注意: 如果前面没有把 $CROSS_COMPILE_INSTALL/bin 加入到 PATH 中的话这一步会报错。

cd $CROSS_COMPILE_BUILD
mkdir glibc
cd glibc
$CROSS_COMPILE_SRC/glibc-2.31/configure                         \
    --prefix=$CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-linux               \
    --build=$MACHTYPE                                           \
    --host=aarch64-linux                                        \
    --target=aarch64-linux                                      \
    --with-headers=$CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-linux/include \
    --disable-multilib                                          \
    libc_cv_forced_unwind=yes
make install-bootstrap-headers=yes install-headers
make -j$NPROC csu/subdir_lib
install csu/crt1.o csu/crti.o csu/crtn.o $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-linux/lib
aarch64-linux-gcc -nostdlib -nostartfiles -shared -x c /dev/null \
    -o $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-linux/lib/libc.so
touch $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-linux/include/gnu/stubs.h

1.4.3. 编译器支持库

这一步我们使用前面编译得到的交叉编译器来编译编译器支持库。

cd $CROSS_COMPILE_BUILD/gcc
make -j$NPORC all-target-libgcc
make install-target-libgcc

1.4.4. 编译标准 C 库

这一步我们可以完成 glibc 的编译安装。标准 C 库将被安装于 $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64_linux/lib

cd $CROSS_COMPILE_BUILD/glibc
make -j$NPROC
make install

这一步依然要十来分钟,可以再来一发。

1.4.5. 编译标准 C++ 库

这一步我们可以完成 GCC 的编译安装。标准 C++ 库将被安装于 $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64_linux/lib64

cd $CROSS_COMPILE_BUILD/gcc
make -j$NPROC
make install

注意: 这一步可能出现如下错误

error: ‘PATH_MAX’ was not declared in this scope
  216 |       char filename[PATH_MAX];
      |                     ^~~~~~~~

看了编译命令发现没有将我们导入的 Linux 头文件加入 include 范围,因此编译时 include 的头文件来自系统的 Linux 头文件。因为编译 GCC 使用的头文件不一定是 GCC 运行时使用的头文件,所以这个问题理论上不会影响交叉编译的结果。我们只需要简单地修改下源码,将

#ifndef PATH_MAX
#  define PATH_MAX 4096
#endif  // PATH_MAX

加入 $CROSS_COMPILE_SRC/gcc-9.2.0/libsanitizer/asan/asan_linux.cc 即可。(如果有更好的方法请一定告诉我)

1.5. 测试交叉编译器

aarch64-linux-gcc helloworld.c -o a.out
aarch64-linux-objdump -d a.out

1.6. 吐槽

你问我为什么不用 community 源里的 aarch64-linux-gnu-*

因为我瞎我没看到(哭)。

2. 交叉编译内核

(未完待续)

3. 安装内核

(未完待续)

posted on 2020-03-14 06:58  rabbull  阅读(...)  评论(...编辑  收藏

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