使用Crosstool-NG制作交叉编译工具链
- [1 准备工作](#1 准备工作)
-
- [1.1 下载Crosstool-NG](#1.1 下载Crosstool-NG)
- [1.2 尝试配置crosstool-ng，安装依赖项](#1.2 尝试配置crosstool-ng，安装依赖项)
-
- [1.2.1 Crosstool-NG所需软件包](#1.2.1 Crosstool-NG所需软件包)
- [1.3 编译及安装](#1.3 编译及安装)
- [2 制作交叉编译工具链](#2 制作交叉编译工具链)
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- [2.1 选择配置文件](#2.1 选择配置文件)
- [2.2 使用用户界面菜单进行配置](#2.2 使用用户界面菜单进行配置)
-
- [2.2.1 Paths and misc options](#2.2.1 Paths and misc options)
- [2.2.2 Target options](#2.2.2 Target options)
- [2.2.3 Toolchain options](#2.2.3 Toolchain options)
- [2.2.4 Operating System](#2.2.4 Operating System)
- [2.2.5 Binary utilities](#2.2.5 Binary utilities)
- [2.2.6 C-library](#2.2.6 C-library)
- [2.2.7 C Compiler](#2.2.7 C Compiler)
- [2.2.8 Debug facilities](#2.2.8 Debug facilities)
- [2.2.9 Companion libraries](#2.2.9 Companion libraries)
- [2.2.10 Companion tools](#2.2.10 Companion tools)
- [2.3 下载配套库源码压缩包](#2.3 下载配套库源码压缩包)
- [2.4 ct-ng build](#2.4 ct-ng build)
1 准备工作
通过SSH登录建立的ubuntu-22.04.3虚拟机环境，新建文件夹并进入
bash
mkdir arm && cd arm
mkdir crosstool-ng && cd crosstool-ng1.1 下载Crosstool-NG
bash
wget http://crosstool-ng.org/download/crosstool-ng/crosstool-ng-1.26.0.tar.bz2或直接访问网址下载源码，通过FTP上传至/arm/crosstool-ng目录下，运行解压命令。
bash
tar -xjvf crosstool-ng-1.26.0.tar.bz2进入/crosstool-ng-1.26.0目录，查看目录下结构
1.2 尝试配置crosstool-ng，安装依赖项
在/opt目录下新建/crosstool-ng目录
bash
sudo mkdir /opt/crosstool-ng查看路径，确保当前进入/crosstool-ng-1.26.0目录，运行配置命令，这里通过--prefix指定crosstool-ng安装目录为/opt/crosstool-ng
bash
./configure --prefix=/opt/crosstool-ng不出意外的话应该会报错
从报错信息可知缺少可用的C编译器
bash
configure: error: in `/home/tzw/arm/crosstool-ng/crosstool-ng-1.26.0':
configure: error: no acceptable C compiler found in $PATH通过命令查看确实没有安装gcc，如果安装gcc的话会输出gcc版本
bash
gcc -v
这里我们不直接安装gcc，通过安装build-essential同时安装gcc、g++、make等依赖项，build-essential 是编译程序的基础软件包，通过命令可查看build-essential依赖关系
bash
apt-cache depends build-essential
安装build-essential
bash
sudo apt install build-essential安装完成后再次运行命令，不出意外的话应该还会报错
bash
./configure --prefix=/opt/crosstool-ng
这次是缺少flex词法分析器工具，因此安装flex
bash
sudo apt install flex......
按照上述步骤进行，直至将crosstool-ng所有依赖软件包安装完毕。
运行configure配置成功输出结果
1.2.1 Crosstool-NG所需软件包
bash
sudo apt install build-essential flex texinfo help2man gawk libtool libtool-bin bison libncurses5-dev- build-essential：包含libc、gcc、g++、make、dpkg-dev等在编译和构建软件时常用的工具和库；
- flex：即Fast Lexical Analyzer Generator，是一个可以生成文法分析程序的工具；
- texinfo：（makeinfo）通过单个源文件来生成在线信息和打印输出的文档系统；
- help2man：从程序输出自动生成简单的手册文档；
- gawk：一种查找替换文本工具；
- libtool：通用库支持脚本，将使用动态库的复杂性隐藏在统一、可移植的接口中；使用libtool的标准方法，可以在不同平台上创建并调用动态库；主要的一个作用是在编译大型软件的过程中解决了库的依赖问题；将繁重的库依赖关系的维护工作承担下来，从而释放了程序员的人力资源。libtool提供统一的接口，隐藏了不同平台间库的名称的差异等细节，生成一个抽象的后缀名为la高层库libxx.la（其实是个文本文件），并将该库对其它库的依赖关系，都写在该la的文件中;
- bison：一种通用解析器生成器，它将带注释的上下文无关文法转换为使用LALR（1）解析器表的确定性LR或广义LR（GLR）解析器；
- libncurses5-dev：ncurses库，提供了一个API，允许开发者在文本终端下使用图形用户界面。
1.3 编译及安装
确认当前路径为/crosstool-ng-1.26.0，执行命令
bash
./configure --prefix=/opt/crosstool-ng
make
sudo make install安装完成后在/opt/crosstool-ng/bin路径下生成可执行文件文件ct-ng
将其添加到环境变量PATH中，可以直接修改~/.bashrc文件，也可以使用如下命令，.bashrc文件位于当前登录用户默认home路径下
bash
echo "PATH=$PATH:/opt/crosstool-ng/bin" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc查看环境变量PATH，确认添加成功
bash
$PATH
并查看是否安装成功
bash
ct-ng -v
bash
GNU Make 4.3
Built for x86_64-pc-linux-gnu
Copyright (C) 1988-2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.2 制作交叉编译工具链
使用crosstool-ng可以通过用户界面菜单进行配置，也可以使用源码中自带的配置文件，这里使用源码中自带的配置文件，并通过用户界面菜单进行修改。
2.1 选择配置文件
在/crosstool-ng-1.26.0/samples路径下，保存了各类CPU制作交叉编译工具链的示例配置文件
bash
ls samples
或者
ct-ng list-samples
这里以Armv8-A处理器中的Cortex-A53为例，ARM Cortex-A53是一款基于ARMv8指令系统的八级流水线结构处理器。在28nm HPM制造工艺下、运行SPECint2000测试时，单个核心的功耗不超过0.13W，主频可达1.5Ghz。其推出市场之初，是世界上能耗比最高、面积最小的64位应用处理器。
Cortex-A53为基于ARMv8-A架构的64位CPU，拥有2种执行模式，AArch64和AArch32，因此选择/crosstool-ng-1.26.0/samples/aarch64-rpi3-linux-gnu/crosstool.config配置文件为基础进行配置。查看文件内容
bash
cat aarch64-rpi3-linux-gnu/crosstool.config
bash
CT_CONFIG_VERSION="4"
CT_ARCH_ARM=y
CT_ARCH_CPU="cortex-a53"
CT_ARCH_64=y
CT_TARGET_VENDOR="rpi3"
CT_KERNEL_LINUX=y
CT_BINUTILS_LINKER_LD_GOLD=y
CT_BINUTILS_GOLD_THREADS=y
CT_BINUTILS_LD_WRAPPER=y
CT_BINUTILS_PLUGINS=y
CT_CC_LANG_CXX=y
CT_DEBUG_GDB=y前几项意义很明确，后几项意义如下
- CT_BINUTILS_LINKER_LD_GOLD：使用ld.gold代替ld，加快链接速度；
- CT_BINUTILS_GOLD_THREADS：使能多线程；
- CT_BINUTILS_LD_WRAPPER：使能wrap选项；
- CT_BINUTILS_PLUGINS：启用gold链接器的插件支持；
- CT_CC_LANG_CXX：支持C++，至于为什么不是CT_CC_LANG_CPP，是因为CPP已经被使用了，表示C P reProcessor；
- CT_DEBUG_GDB：启用gdb调试工具
在/crosstool-ng路径下新建src、crosstool-build、x-tools文件夹，并将/crosstool-ng-1.26.0/samples/aarch64-rpi3-linux-gnu/crosstool.config文件复制到/crosstool-ng路径下，重命名为.config，后续将在/crosstool-ng路径下进行制作，即${CT_TOP_DIR}=~/arm/crosstool-ng
bash
cd ~/arm/crosstool-ng
mkdir src crosstool-build x-tools
cp crosstool-ng-1.26.0/samples/aarch64-rpi3-linux-gnu/crosstool.config .config2.2 使用用户界面菜单进行配置
运行命令，进入用户界面菜单配置，在每个配置项条目上按下?将显示帮助信息。
对于需要配置的地方，在后续小节中使用加粗显示 ，其它条目仅进行介绍或略过。 < Select > 进入当前选项中进行详细设置， < Exit > 退出到上一层级， 修改过程中及时使用 < Save > 保存，避免丢失配置。
bash
cd ~/arm/crosstool-ng
ct-ng menuconfig
2.2.1 Paths and misc options
Crosstool-NG behavior：
- Use obsolete features：使能此项将启用一些早先版本的功能，如早先版本的内核头文件、gcc等。
- Try features marked as EXPERIMENTAL：启用实验功能（可能是未经验证的）。
- Debug crosstool-NG：按Y选择此项，将新增3项，按Y选择Save intermediate steps，则可以保存构建过程中每一步的信息，可以在构建中断后从中断处重新运行，减少总时间。选择Save intermediate steps后将新增选择gzip saved states，保持默认即可。
Paths：
- Local tarballs directory：本地压缩包保存路径，按回车进入设置，将路径设置为${HOME}/arm/crosstool-ng/src，这个路径用于保存制作工具链时需要下载的各项源码压缩包。
- Save new tarballs：默认为选择。
- Prefer buildroot-style layout of the downloads：使用和buildroot相同形式的目录结构，这里默认不选择。
- Working directory：工作目录路径，将保存所有构建过程中的文件，将路径设置为${CT_TOP_DIR}/crosstool-build。
- Prefix directory：此路径为生成的工具链存储路径，设置为{HOME}/arm/crosstool-ng/x-tools}...。
- Remove the prefix dir prior to building：在每次构建前删除之前的构建文件，默认选择。
- Remove documentation：删除手册、信息等文档，节省约8MiB空间，默认选择。
- Install licenses：安装所有组件的许可文件，默认选择。
- Render the toolchain read-only：将生成的工具链目录及其子目录设置为只读，一般用于商用，默认选择。
- Strip host toolchain executables：去除宿主机下工具链可执行文件中不必要的信息，可以加快编译速度，默认选择。
- Strip targe toolchain executables：去除目标机下工具链可执行文件中不必要的信息，这里默认不选。
Downloading：
配置源码包相关下载、校验等选项，全部保持默认即可，由于让crosstool-ng自己下载源码包太慢，后续会直接从镜像源进行下载并保存至src路径下。
Extracting：
源码包解压相关选项，保持默认即可。
Logging：
构建过程日志相关选项，保持默认即可。
2.2.2 Target options
Target Architecture：选择arm.
Options for arm：
- Suffix to the arch-part：CPU架构后缀，如armv5tel中的v5tel、alphaev6中的ev6，用于指定架构的架构的具体分支，且将附加到工具链名称上，如armv5tel-linux-gnu-gcc。按理说应该输入v8-a+crc之类的，表示为armv8-a+crc，但这里暂时留空。
- Omit vendor part of the target tuple：省略目标元组的供应商部分，默认留空。
Generic target options：
- Build a multilib toolchain：启用针对所选CPU架构的某些分支进行优化的C库，尚未进行充分测试，默认不选。
- Attempt to combine libraries into a single directory：尝试将库合并到一个目录中，由于并非工具链的所有使用者都可以处理在多个目录中的库，因此crosstool-ng尝试将库组合进入单个/lib目录，并将其他目录下的库创建为符号链接保存在此/lib目录下，默认选择。
- Use the MMU：使用MMU（内存管理单元），若所选的架构有MMU则选用，默认选择。
- Endianness：字节顺序，默认选择小端 Little endian。
- Bitness：CPU位数，默认选择64-bit。
Target optimisations：
- Emit assembly for CPU：根据所用GCC版本的手册选择，这里按照配置文件中默认设置为cortex-a53。
- Target CFLAGS：指定构建工具链过程中各个库的编译选项，这里默认留空。
- Target LDFLAGS：指定构建工具链过程中各个库的链接选项，这里默认留空。
2.2.3 Toolchain options
General toolchain options：
- Use sysroot'ed toolchain：使用gcc"闪亮的新功能"---sysroot，允许用户构建可能需要额外依赖项的项目。例如，假设必须在项目中使用库libasdf.so，在构建了该库后将无法使用，因为项目不知道如何找到这个库。当然可以通过指定在某个特定路径中查找这个库，但在有许多库要使用的情况下，将很不方便，并且会产生混乱的标记。通过sysroot功能，这将这些库安装到sysroot中，避免上述问题。默认选择。
- sysroot directory name：默认设置为sysroot。
- sysroot prefix dir：保持留空。
- Build Static Toolchain：构建静态工具链，如果工具链需要在其它宿主机上运行，且不确定是否有所需版本的库，可以选择启用此项。默认不选择。
- Add crosstool-NG version to --version output：增加版本信息，默认选择。
- Toolchain ID string：用于识别工具链内部版本的字符串，默认留空。
- Toolchain bug URL：用于反馈错误报告的链接，默认留空。
Tuple completion and aliasing：
- Tuple's vendor string：工具链中供应商名称，工具链名称形式为arch-vendor-kernel-system，这里改为各位想改字符串的就行。
- Tuple's sed transform：默认留空。
- Tuple's alias：工具链别名，默认留空。
Toolchain type：
默认设置为Cross，表示交叉编译。
Build system：
保持默认状态。
2.2.4 Operating System
- Target OS：选择为linux。这里也可以选择为bare-metal，表示为裸机程序构建的工具链。
- Show linux version from：保持默认即可。
- Source of linux：默认为Released tarball，即发布的源码压缩包。
- Version of linux：默认选择为6.4。
- Kernel verbosity：暂时选择为Full commands。
- Build shared libraries：默认选择。
2.2.5 Binary utilities
- Binary format：工具链二进制可执行文件默认格式，默认ELF。
- Binutils：二进制工具集，默认选择为binutils。
- Show binutils versions from：默认选择为GNU。
- Source of binutils：默认为Released tarball，即发布的源码压缩包。
- Version of binutils：binutils版本，默认选择2.40。
- Linkers to enable：默认使能ld，gold。
- Enable threaded gold：默认使能gold的多线程并行链接功能。
- Add ld wrapper：默认使能wrap选项。
- Enable support for plugins：默认使能插件。
- Enable -z relro in ELF linker by default：默认设置为M，由所选架构的内部默认值来配置。
- Enable deterministic archives by default：默认使能。
- binutils extra config：默认留空。
- binutils libraries for the target：默认留空。
2.2.6 C-library
- C library：默认选择glibc。
- Show glibc versions from：默认为GNU。
- Source of glibc：默认为Released tarball，即发布的源码压缩包。
- Version of glibc：默认选择为2.38.
- Build libidn add-on：默认不选择。
- extra config：默认留空。
- Extra config params：默认留空。
- Enable debug symbols：默认选择。
- extra target CFLAGS：默认留空。
- Enable obsolete libcrypt：不使用早先版本，默认不选择。
- Disable symbols versioning：默认不选择。
- Oldest supported ABI：默认不选择。
- Force unwind support：与某些架构的旧版本glibc上构建NPTL有关，这里默认选择。
- Build and install locales：默认不选择。
- Minimum supported kernel version：与kernel headers保持一致，Same as kernel headers (default)。
- Stack-smashing protection (SSP) in glibc：glibc中堆栈崩溃保护，设置为默认default。
- Enable -Werror during the build：默认选择，将警告信息视为编译错误。
- Enable -fcommon flag for older version of glibc when using GCC >=10：默认不选择。
- Threading implementation to use：仅可选择为native。
- Create /etc/ld.so.conf file：默认不选择。
- Install a cross ldd-like helper：默认选择，构建一个类似ldd的帮助程序。
2.2.7 C Compiler
均保持默认（后续再看）。
2.2.8 Debug facilities
选择gdb，其它保持默认。
2.2.9 Companion libraries
配套库，这里可以查看构建工具链所需的部分库，可以根据此处列表提前下载各项源码。
bash
expat-2.5.0
gettext-0.21
gmp-6.2.1
isl-0.26
libconv-1.16
mpc-1.2.1
mpfr-4.2.1
ncurses-6.4
zlib-1.2.13
zstd-1.5.52.2.10 Companion tools
默认都不选择
完成配置后进行保存 < Save > ，然后退出 < Exit > 。
2.3 下载配套库源码压缩包
依次下载所需源码压缩包，其中大部分压缩包可在镜像源网站上的gnu目录下找到，并保存在~/arm/crosstool-ng/src路径下。
- binutils-2.40：二进制工具集，包含addr2line、nm、readelf、size、objcopy、objdump、strings、strip、ar、ld、ranlib
- expat-2.5.0：快速流式XML解析器
- gcc-13.2.0：GNU Compiler Collection，GNU编译器套件
- gdb-13.2：程序调试工具
- gettext-0.21：国际化语言支持库，用于系统的国际化和本地化，可以在编译程序的时候使用本国语言支持(NLS)，可以使程序的输出使用用户设置的语言而不是英文
- glibc-2.38：GNU发布的libc库，即c运行库。glibc是linux系统中最底层的api，几乎其它任何运行库都会依赖于glibc
- gmp-6.2.1：GNU多精度算数库
- isl-0.26：Integer Set Library for the polyhedral model，多面体模型整数库集
- libiconv-1.16：转换字符编码库
- linux-6.4
- mpc-1.2.1:用于复数的算术，具有任意高的精度和正确的舍入结果的C库
- mpfr-4.2.1：用于具有正确舍入的多精度浮点计算的C库
- ncurses-6.4：字符终端处理库，能提供功能键定义(快捷键),屏幕绘制以及基于文本终端的图形互动功能
- zlib-1.2.13：一个免费的压缩库
- zstd-1.5.5：开源压缩工具
binutils工具集指令
| 指令 | 描述 |
|---|---|
| addr2line | 根据指令地址获取对应的函数、源文件名、行号 |
| nm | 列出程序文件中的符号以及在内存中的地址 |
| readelf | 显示有关ELF二进制文件的信息 |
| size | 查看目标文件中的段大小 |
| objcopy | 将一种对象文件翻译成另外一种 |
| objdump | 查看程序段信息以及反汇编 |
| strip | 剔除可执行程序中的调试信息 |
| ar | 将目标文件打包成静态库 |
| ld | 链接器 |
| ranlib | 生成文件的索引，加快查找速度 |
2.4 ct-ng build
在~/arm/crosstool-ng路径下执行ct-ng build命令
bash
cd ~/arm/crosstool-ng
ct-ng build然后就是等待......
等待......
等待......
经过65min23s 的等待（4-core@2GHz），迎来了......报错(ಥ_ಥ)
啊？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
这个错误查了很久，最后在crosstool-ng的issue里找到了：no usable python found at /usr/bin/python3
·
按照描述安装python-dev-is-python3即可
bash
sudo apt install python-dev-is-python3然后因为前面配置的时候在Debug crosstool-NG选项中设置了Save intermediate steps，因此可以直接使用命令继续build，查看报错输出信息之前最后一次保存构建状态
bash
Saving state to restart at step 'libc_post_cc'...
Saving state to restart at step 'companion_libs_for_target'...
Saving state to restart at step 'binutils_for_target'...
Saving state to restart at step 'debug'...因此输入下述命令可从step debug继续运行
bash
ct-ng build RESTART=debug最后一共经过95min12s 的等待，编译完成，生成的交叉编译工具链位于~/arm/crosstool-ng/x-tools/aarch64-tzw-linux-gnu路径下
查看aarch64-tzw-linux-gnu-gcc版本
bash
cd ~/arm/crosstool-ng/x-tools/aarch64-tzw-linux-gnu/bin
./aarch64-tzw-linux-gnu-gcc -v
bash
Target: aarch64-tzw-linux-gnu
Configured with:
/home/tzw/arm/crosstool-ng/crosstool-build/aarch64-tzw-linux-gnu/src/gcc/configure
--build=x86_64-build_pc-linux-gnu
--host=x86_64-build_pc-linux-gnu
--target=aarch64-tzw-linux-gnu
--prefix=/home/tzw/arm/crosstool-ng/x-tools/aarch64-tzw-linux-gnu
--exec_prefix=/home/tzw/arm/crosstool-ng/x-tools/aarch64-tzw-linux-gnu
--with-sysroot=/home/tzw/arm/crosstool-ng/x-tools/aarch64-tzw-linux-gnu/aarch64-tzw-linux-gnu/sysroot
--enable-languages=c,c++
--with-cpu=cortex-a53
--with-pkgversion='crosstool-NG 1.26.0'
--enable-__cxa_atexit
--disable-libmudflap
--disable-libgomp --disable-libssp
--disable-libquadmath
--disable-libquadmath-support
--disable-libsanitizer
--disable-libmpx
--with-gmp=/home/tzw/arm/crosstool-ng/crosstool-build/aarch64-tzw-linux-gnu/buildtools
--with-mpfr=/home/tzw/arm/crosstool-ng/crosstool-build/aarch64-tzw-linux-gnu/buildtools
--with-mpc=/home/tzw/arm/crosstool-ng/crosstool-build/aarch64-tzw-linux-gnu/buildtools
--with-isl=/home/tzw/arm/crosstool-ng/crosstool-build/aarch64-tzw-linux-gnu/buildtools
--enable-lto
--enable-threads=posix
--enable-target-optspace
--enable-plugin --enable-gold
--disable-nls
--disable-multilib
--with-local-prefix=/home/tzw/arm/crosstool-ng/x-tools/aarch64-tzw-linux-gnu/aarch64-tzw-linux-gnu/sysroot
--enable-long-long
Thread model: posix
Supported LTO compression algorithms: zlib zstd
gcc version 13.2.0 (crosstool-NG 1.26.0)交叉编译工具链制作成功！
本章完结撒花✿✿ヽ(°▽°)ノ✿