使用 Golang 的交叉編譯

作者：Gaurav Kamathe 2021-05-13 09:45:53

在 Linux 上測(cè)試軟件時(shí)，我使用各種架構(gòu)的服務(wù)器，例如 Intel、AMD、Arm 等。當(dāng)我分配了一臺(tái)滿足我的測(cè)試需求的 Linux 機(jī)器，我仍然需要執(zhí)行許多步驟。

走出舒適區(qū)，我了解了 Go 的交叉編譯功能。

在 Linux 上測(cè)試軟件時(shí)，我使用各種架構(gòu)的服務(wù)器，例如 Intel、AMD、Arm 等。當(dāng)我分配了一臺(tái)滿足我的測(cè)試需求的 Linux 機(jī)器，我仍然需要執(zhí)行許多步驟：

下載并安裝必備軟件
驗(yàn)證構(gòu)建服務(wù)器上是否有新的測(cè)試軟件包
獲取并設(shè)置依賴軟件包所需的 yum 倉(cāng)庫(kù)
下載并安裝新的測(cè)試軟件包(基于步驟 2)
獲取并設(shè)置必需的 SSL 證書
設(shè)置測(cè)試環(huán)境，獲取所需的 Git 倉(cāng)庫(kù)，更改配置，重新啟動(dòng)守護(hù)進(jìn)程等
做其他需要做的事情

用腳本自動(dòng)化

這些步驟非常常規(guī)，以至于有必要對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化并將腳本保存到中央位置(例如文件服務(wù)器)，在需要時(shí)可以在此處下載腳本。為此，我編寫了 100-120 行的 Bash shell 腳本，它為我完成了所有配置(包括錯(cuò)誤檢查)。這個(gè)腳本通過以下方式簡(jiǎn)化了我的工作流程：

配置新的 Linux 系統(tǒng)(支持測(cè)試的架構(gòu))
登錄系統(tǒng)并從中央位置下載自動(dòng)化 shell 腳本
運(yùn)行它來配置系統(tǒng)
開始測(cè)試

學(xué)習(xí) Go 語言

我想學(xué)習(xí) Go 語言有一段時(shí)間了，將我心愛的 Shell 腳本轉(zhuǎn)換為 Go 程序似乎是一個(gè)很好的項(xiàng)目，可以幫助我入門。它的語法看起來很簡(jiǎn)單，在嘗試了一些測(cè)試程序后，我開始著手提高自己的知識(shí)并熟悉 Go 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

我花了一個(gè)星期的時(shí)間在筆記本電腦上編寫 Go 程序。我經(jīng)常在我的 x86 服務(wù)器上測(cè)試程序，清除錯(cuò)誤并使程序健壯起來，一切都很順利。

直到完全轉(zhuǎn)換到 Go 程序前，我繼續(xù)依賴自己的 shell 腳本。然后，我將二進(jìn)制文件推送到中央文件服務(wù)器上，以便每次配置新服務(wù)器時(shí)，我要做的就是獲取二進(jìn)制文件，將可執(zhí)行標(biāo)志打開，然后運(yùn)行二進(jìn)制文件。我對(duì)早期的結(jié)果很滿意：

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

然后，出現(xiàn)了一個(gè)問題

第二周，我從資源池中分配了一臺(tái)新的服務(wù)器，像往常一樣，我下載了二進(jìn)制文件，設(shè)置了可執(zhí)行標(biāo)志，然后運(yùn)行二進(jìn)制文件。但這次它出錯(cuò)了，是一個(gè)奇怪的錯(cuò)誤：

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

起初，我以為可能沒有成功設(shè)置可執(zhí)行標(biāo)志。但是，它已按預(yù)期設(shè)置：

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

發(fā)生了什么事?我沒有對(duì)源代碼進(jìn)行任何更改，編譯沒有引發(fā)任何錯(cuò)誤或警告，而且上次運(yùn)行時(shí)效果很好，因此我仔細(xì)查看了錯(cuò)誤消息 format error。

我檢查了二進(jìn)制文件的格式，一切看起來都沒問題：

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

我迅速運(yùn)行了以下命令，識(shí)別所配置的測(cè)試服務(wù)器的架構(gòu)以及二進(jìn)制試圖運(yùn)行的平臺(tái)。它是 Arm64 架構(gòu)，但是我編譯的二進(jìn)制文件(在我的 x86 筆記本電腦上)生成的是 x86-64 格式的二進(jìn)制文件：

$ uname -m
aarch64

腳本編寫人員的編譯第一課

在那之前，我從未考慮過這種情況(盡管我知道這一點(diǎn))。我主要研究腳本語言(通常是 Python)以及 Shell 腳本。在任何架構(gòu)的大多數(shù) Linux 服務(wù)器上都可以使用 Bash Shell 和 Python 解釋器。總之，之前一切都很順利。

但是，現(xiàn)在我正在處理 Go 這種編譯語言，它生成可執(zhí)行的二進(jìn)制文件。編譯后的二進(jìn)制文件由特定架構(gòu)的指令碼或匯編指令組成，這就是為什么我收到格式錯(cuò)誤的原因。由于 Arm64 CPU(運(yùn)行二進(jìn)制文件的地方)無法解釋二進(jìn)制文件的 x86-64 指令，因此它拋出錯(cuò)誤。以前，shell 和 Python 解釋器為我處理了底層指令碼或特定架構(gòu)的指令。

Go 的交叉編譯

我檢查了 Golang 的文檔，發(fā)現(xiàn)要生成 Arm64 二進(jìn)制文件，我要做的就是在運(yùn)行 go build 命令編譯 Go 程序之前設(shè)置兩個(gè)環(huán)境變量。

GOOS 指的是操作系統(tǒng)，例如 Linux、Windows、BSD 等，而 GOARCH 指的是要在哪種架構(gòu)上構(gòu)建程序。

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

構(gòu)建程序后，我重新運(yùn)行 file 命令，這一次它顯示的是 ARM AArch64，而不是之前顯示的 x86。因此，我在我的筆記本上能為不同的架構(gòu)構(gòu)建二進(jìn)制文件。

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

我將二進(jìn)制文件從筆記本電腦復(fù)制到 ARM 服務(wù)器上。現(xiàn)在運(yùn)行二進(jìn)制文件(將可執(zhí)行標(biāo)志打開)不會(huì)產(chǎn)生任何錯(cuò)誤：

$ ./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

其他架構(gòu)呢?

x86 和 Arm 是我測(cè)試軟件所支持的 5 種架構(gòu)中的兩種，我擔(dān)心 Go 可能不會(huì)支持其它架構(gòu)，但事實(shí)并非如此。你可以查看 Go 支持的架構(gòu)：

$ go tool dist list

Go 支持多種平臺(tái)和操作系統(tǒng)，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 架構(gòu)，運(yùn)行：

$ go tool dist list | grep linux

如下面的輸出所示，Go 支持我使用的所有體系結(jié)構(gòu)。盡管 x86_64 不在列表中，但 AMD64 兼容 x86-64，所以你可以生成 AMD64 二進(jìn)制文件，它可以在 x86 架構(gòu)上正常運(yùn)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

處理所有架構(gòu)

為我測(cè)試的所有體系結(jié)構(gòu)生成二進(jìn)制文件，就像從我的 x86 筆記本電腦編寫一個(gè)微小的 shell 腳本一樣簡(jiǎn)單：

#!/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

現(xiàn)在，每當(dāng)配置一臺(tái)新機(jī)器時(shí)，我就運(yùn)行以下 wget 命令下載特定體系結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制文件，將可執(zhí)行標(biāo)志打開，然后運(yùn)行：

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

為什么?

你可能想知道，為什么我沒有堅(jiān)持使用 shell 腳本或?qū)⒊绦蛞浦驳?Python 而不是編譯語言上來避免這些麻煩。所以有舍有得，那樣的話我不會(huì)了解 Go 的交叉編譯功能，以及程序在 CPU 上執(zhí)行時(shí)的底層工作原理。在計(jì)算機(jī)中，總要考慮取舍，但絕不要讓它們阻礙你的學(xué)習(xí)。

責(zé)任編輯：未麗燕來源： Linux.cn