制作aarch64 交叉编译器-pc版本

0. 系统环境

系统：

• ubuntu16.04

1. 编译交叉编译工具链

交叉编译工具链需要用到至少七个库：

1. Binutils
2. GCC
3. glibc
4. Linux Kernel
5. MPFR
6. GMP
7. MPC

同时我们还有两个用于优化的库：

1. isl
2. CLooG

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 gcc、ld 等。

工具版本

1.binutils-2.37      2.gcc-7.3.0   3.glibc-2.27   4.gmp-6.2.0  5.mpc-1.1.0    6.mpfr-4.0.2

7.linux-4.14.98   8.cloog-0.18.1  9.isl-0.18

进入/home/work/toolchain目录下载相应的包脚本 1-down.sh

#!/bin/sh

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-2.37.tar.xz                 # binutils

wget $GNU_MIRROR_SITE/gcc/gcc-7.3.0/gcc-7.3.0.tar.xz                # gcc

wget $GNU_MIRROR_SITE/glibc/glibc-2.27.tar.xz                       # glibc

wget $KERNEL_MIRROR_SITE/v4.x/linux-4.14.98.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

进入/home/work/toolchain目录解压库文件,脚本2-tar.sh

#!/bin/sh

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,进入/home/work/toolchain目录执行脚本脚本3-ln.sh

#!/bin/sh

ln -sf ../mpfr-4.0.2 gcc-7.3.0/mpfr      # mfpr
ln -sf ../gmp-6.2.0 gcc-7.3.0/gmp        # gmp
ln -sf ../mpc-1.1.0 gcc-7.3.0/mpc        # mpc

# optional
ln -sf ../isl-0.18 gcc-7.3.0/isl         # isl
ln -sf ../cloog-0.18.1 gcc-7.3.0/cloog   # cloog

设定编译时使用的线程数

export NPROC=`nproc`

1.2. 编译安装 Binutils

这个工具包将会被安装在 /home/work/toolchain/path/bin 内，包括了交叉汇编器、交叉链接器等工具,脚本

#!/bin/sh

export NPROC=`nproc`
export CROSS_COMPILE_INSTALL=/home/work/toolchain/path

mkdir binutils
cd binutils
../binutils-2.37/configure  \
    --prefix=$CROSS_COMPILE_INSTALL         \
    --target=aarch64-cc-linux                  \
    --enable-multilib
make -j$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。

export NPROC=`nproc` 
export CROSS_COMPILE_INSTALL=/home/work/toolchain/path

cd ./linux-4.14.98
make                                                        \
    ARCH=arm64                                              \
    INSTALL_HDR_PATH=$CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-cc-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。
export NPROC=`nproc` 
export CROSS_COMPILE_INSTALL=/home/work/toolchain/path

mkdir gcc
cd gcc
../gcc-7.3.0/configure  \
    --prefix=$CROSS_COMPILE_INSTALL     \
    --target=aarch64-cc-linux              \
    --enable-language=c,c++             \
    --with-gnu-ld --enable-shared --enable-threads=posix --enable-multilib --enable-c99 --enable-long-long \
    --enable-libstdcxx-pch --enable-lto --enable-libssp --enable-libitm --disable-bootstrap --disable-libmudflap \
    --with-system-zlib --enable-linker-build-id --with-ppl=no --with-cloog=no --enable-checking=release --without-isl --enable-nls \
    --without-local-prefix --with-linker-hash-style=gnu --without-long-double-128 --enable-poison-system-directories --enable-initfini-array \
    --disable-silent-rules --enable-symvers=gnu --enable-cheaders=c_global --enable-__cxa_atexit
make -j$NPROC all-gcc
make install-gcc

这一步要编译个十分钟左右

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-cc-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-cc-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。

export NPROC=`nproc` 
export CROSS_COMPILE_INSTALL=/home/work/toolchain/path
export PATH=$PATH:$CROSS_COMPILE_INSTALL/bin

mkdir glibc
cd glibc
../glibc-2.27/configure                         \
    --prefix=$CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-cc-linux               \
    --build=$MACHTYPE                                           \
    --host=aarch64-cc-linux                                        \
    --target=aarch64-cc-linux                                      \
    --with-headers=$CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-cc-linux/include \
    --enable-multilib                                           \
    libc_cv_forced_unwind=yes
#    --disable-multilib                                          \
make install-bootstrap-headers=yes install-headers
make -j$NPROC csu/subdir_lib #
install csu/crt1.o csu/crti.o csu/crtn.o $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-cc-linux/lib
aarch64-cc-linux-gcc -nostdlib -nostartfiles -shared -x c /dev/null -o $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-cc-linux/lib/libc.so
touch $CROSS_COMPILE_INSTALL/aarch64-cc-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。

export NPROC=`nproc` 
export CROSS_COMPILE_INSTALL=/home/work/toolchain/path
export PATH=$PATH:$CROSS_COMPILE_INSTALL/bin

cd ./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-cc-linux/lib。

export NPROC=`nproc` 
export CROSS_COMPILE_INSTALL=/home/work/toolchain/path
export PATH=$PATH:$CROSS_COMPILE_INSTALL/bin

cd ./glibc
make -j$NPROC
make install

这一步也要编译个十分钟左右

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-cc-linux/lib64。

cd ./gcc
make -j$NPROC
make install

这一步也要编译个十分钟左右

1.5. strip

export NPROC=`nproc` 
export CROSS_COMPILE_INSTALL=/home/work/toolchain/path
export PATH=$PATH:$CROSS_COMPILE_INSTALL/bin

cd $CROSS_COMPILE_INSTALL/libexec/gcc/aarch64-mile-linux/7.3.0
strip cc1 cc1obj cc1plus collect2 f951 lto1 lto-wrapper
cd $CROSS_COMPILE_INSTALL/bin
strip *

1.5. 测试交叉编译器

aarch64-cc-linux-gcc helloworld.c -o hello

./hello