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使用 Golang 的交叉编译

作者: Gaurav Kamathe 译者: LCTT MjSeven

| 2021-05-13 09:27      

走出舒适区,我了解了 Go 的交叉编译功能。

在 Linux 上测试软件时,我使用各种架构的服务器,例如 Intel、AMD、Arm 等。当我 分配了一台满足我的测试需求的 Linux 机器,我仍然需要执行许多步骤:

  1. 下载并安装必备软件
  2. 验证构建服务器上是否有新的测试软件包
  3. 获取并设置依赖软件包所需的 yum 仓库
  4. 下载并安装新的测试软件包(基于步骤 2)
  5. 获取并设置必需的 SSL 证书
  6. 设置测试环境,获取所需的 Git 仓库,更改配置,重新启动守护进程等
  7. 做其他需要做的事情

用脚本自动化

这些步骤非常常规,以至于有必要对其进行自动化并将脚本保存到中央位置(例如文件服务器),在需要时可以在此处下载脚本。为此,我编写了 100-120 行的 Bash shell 脚本,它为我完成了所有配置(包括错误检查)。这个脚本通过以下方式简化了我的工作流程:

  1. 配置新的 Linux 系统(支持测试的架构)
  2. 登录系统并从中央位置下载自动化 shell 脚本
  3. 运行它来配置系统
  4. 开始测试

学习 Go 语言

我想学习 Go 语言 有一段时间了,将我心爱的 Shell 脚本转换为 Go 程序似乎是一个很好的项目,可以帮助我入门。它的语法看起来很简单,在尝试了一些测试程序后,我开始着手提高自己的知识并熟悉 Go 标准库。

我花了一个星期的时间在笔记本电脑上编写 Go 程序。我经常在我的 x86 服务器上测试程序,清除错误并使程序健壮起来,一切都很顺利。

直到完全转换到 Go 程序前,我继续依赖自己的 shell 脚本。然后,我将二进制文件推送到中央文件服务器上,以便每次配置新服务器时,我要做的就是获取二进制文件,将可执行标志打开,然后运行二进制文件。我对早期的结果很满意:

$ wget http://file.example.com/<myuser>/bins/prepnode
$ chmod  +x ./prepnode
$ ./prepnode

然后,出现了一个问题

第二周,我从资源池中分配了一台新的服务器,像往常一样,我下载了二进制文件,设置了可执行标志,然后运行二进制文件。但这次它出错了,是一个奇怪的错误:

$ ./prepnode
bash: ./prepnode: cannot execute binary file: Exec format error
$

起初,我以为可能没有成功设置可执行标志。但是,它已按预期设置:

$ ls -l prepnode
-rwxr-xr-x. 1 root root 2640529 Dec 16 05:43 prepnode

发生了什么事?我没有对源代码进行任何更改,编译没有引发任何错误或警告,而且上次运行时效果很好,因此我仔细查看了错误消息 format error

我检查了二进制文件的格式,一切看起来都没问题:

$ file prepnode
prepnode: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped

我迅速运行了以下命令,识别所配置的测试服务器的架构以及二进制试图运行的平台。它是 Arm64 架构,但是我编译的二进制文件(在我的 x86 笔记本电脑上)生成的是 x86-64 格式的二进制文件:

$ uname -m
aarch64

脚本编写人员的编译第一课

在那之前,我从未考虑过这种情况(尽管我知道这一点)。我主要研究脚本语言(通常是 Python)以及 Shell 脚本。在任何架构的大多数 Linux 服务器上都可以使用 Bash Shell 和 Python 解释器。总之,之前一切都很顺利。

但是,现在我正在处理 Go 这种编译语言,它生成可执行的二进制文件。编译后的二进制文件由特定架构的 指令码 或汇编指令组成,这就是为什么我收到格式错误的原因。由于 Arm64 CPU(运行二进制文件的地方)无法解释二进制文件的 x86-64 指令,因此它抛出错误。以前,shell 和 Python 解释器为我处理了底层指令码或特定架构的指令。

Go 的交叉编译

我检查了 Golang 的文档,发现要生成 Arm64 二进制文件,我要做的就是在运行 go build 命令编译 Go 程序之前设置两个环境变量。

GOOS 指的是操作系统,例如 Linux、Windows、BSD 等,而 GOARCH 指的是要在哪种架构上构建程序。

$ env GOOS=linux GOARCH=arm64 go build -o prepnode_arm64

构建程序后,我重新运行 file 命令,这一次它显示的是 ARM AArch64,而不是之前显示的 x86。因此,我在我的笔记本上能为不同的架构构建二进制文件。

$ file prepnode_arm64
prepnode_arm64: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), statically linked, not stripped

我将二进制文件从笔记本电脑复制到 ARM 服务器上。现在运行二进制文件(将可执行标志打开)不会产生任何错误:

$ ./prepnode_arm64  -h
Usage of ./prepnode_arm64:
  -c    Clean existing installation
  -n    Do not start test run (default true)
  -s    Use stage environment, default is qa
  -v    Enable verbose output

其他架构呢?

x86 和 Arm 是我测试软件所支持的 5 种架构中的两种,我担心 Go 可能不会支持其它架构,但事实并非如此。你可以查看 Go 支持的架构:

$ go tool dist list

Go 支持多种平台和操作系统,包括:

  • AIX
  • Android
  • Darwin
  • Dragonfly
  • FreeBSD
  • Illumos
  • JavaScript
  • Linux
  • NetBSD
  • OpenBSD
  • Plan 9
  • Solaris
  • Windows

要查找其支持的特定 Linux 架构,运行:

$ go tool dist list | grep linux

如下面的输出所示,Go 支持我使用的所有体系结构。尽管 x86_64 不在列表中,但 AMD64 兼容 x86-64,所以你可以生成 AMD64 二进制文件,它可以在 x86 架构上正常运行:

$ go tool dist list | grep linux
linux/386
linux/amd64
linux/arm
linux/arm64
linux/mips
linux/mips64
linux/mips64le
linux/mipsle
linux/ppc64
linux/ppc64le
linux/riscv64
linux/s390x

处理所有架构

为我测试的所有体系结构生成二进制文件,就像从我的 x86 笔记本电脑编写一个微小的 shell 脚本一样简单:

#!/usr/bin/bash
archs=(amd64 arm64 ppc64le ppc64 s390x)

for arch in ${archs[@]}
do
        env GOOS=linux GOARCH=${arch} go build -o prepnode_${arch}
done

$ file prepnode_*
prepnode_amd64:   ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), statically linked, Go BuildID=y03MzCXoZERH-0EwAAYI/p909FDnk7xEUo2LdHIyo/V2ABa7X_rLkPNHaFqUQ6/5p_q8MZiR2WYkA5CzJiF, not stripped
prepnode_arm64:   ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), statically linked, Go BuildID=q-H-CCtLv__jVOcdcOpA/CywRwDz9LN2Wk_fWeJHt/K4-3P5tU2mzlWJa0noGN/SEev9TJFyvHdKZnPaZgb, not stripped
prepnode_ppc64:   ELF 64-bit MSB executable, 64-bit PowerPC or cisco 7500, version 1 (SYSV), statically linked, Go BuildID=DMWfc1QwOGIq2hxEzL_u/UE-9CIvkIMeNC_ocW4ry/r-7NcMATXatoXJQz3yUO/xzfiDIBuUxbuiyaw5Goq, not stripped
prepnode_ppc64le: ELF 64-bit LSB executable, 64-bit PowerPC or cisco 7500, version 1 (SYSV), statically linked, Go BuildID=C6qCjxwO9s63FJKDrv3f/xCJa4E6LPVpEZqmbF6B4/Mu6T_OR-dx-vLavn1Gyq/AWR1pK1cLz9YzLSFt5eU, not stripped
prepnode_s390x:   ELF 64-bit MSB executable, IBM S/390, version 1 (SYSV), statically linked, Go BuildID=faC_HDe1_iVq2XhpPD3d/7TIv0rulE4RZybgJVmPz/o_SZW_0iS0EkJJZHANxx/zuZgo79Je7zAs3v6Lxuz, not stripped

现在,每当配置一台新机器时,我就运行以下 wget 命令下载特定体系结构的二进制文件,将可执行标志打开,然后运行:

$ wget http://file.domain.com/<myuser>/bins/prepnode_<arch>
$ chmod +x ./prepnode_<arch>
$ ./prepnode_<arch>

为什么?

你可能想知道,为什么我没有坚持使用 shell 脚本或将程序移植到 Python 而不是编译语言上来避免这些麻烦。所以有舍有得,那样的话我不会了解 Go 的交叉编译功能,以及程序在 CPU 上执行时的底层工作原理。在计算机中,总要考虑取舍,但绝不要让它们阻碍你的学习。


via: https://opensource.com/article/21/1/go-cross-compiling

作者:Gaurav Kamathe 选题:lujun9972 译者:MjSeven 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出



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LCTT 译者
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贡献时间:2018-01-30 -> 2021-05-23
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