交叉编译和安装跨平台程序

nixpkgs原生支持x86和arm指令集。 通过对nixpkgs配置可以轻松实现交叉编译， 跨平台程序的安装等功能。

太长不看

• x86_64上的aarch64交叉编译器

  (with import <nixpkgs> {crossSystem="aarch64-linux";}; stdenv.cc)

• aarch64的hello应用程序

  (with import <nixpkgs> {localSystem.system="aarch64-linux";crossSystem="aarch64-linux";}; hello)

• 应用于nix-shell的例子

  shell_cross_platform.nix

目录

• 简介
• localSystem和crossSystem的语法
  • cpu-vendor-kernel-abi
    • cpu
      • cpuTypes
    • vendor
    • kernel
    • abi
• localSystem和crossSystem的应用
  • aarch64交叉工具链和程序的详细例子
  • mips交叉工具链的例子
• crossSystem的传递
• 引用

简介

nixpkgs¹众多输入参数中，包含localSystem和crossSystem²。

• localSystem

  The system packages will be built on.

  本地系统，即工具链运行的平台。

• crossSystem

  The system packages will ultimately be run on.

  程序运行的平台。

通过localSystem和crossSystem不同值的组合， 可以实现交叉编译、安装其他架构的原生应用。 下面从localSystem和crossSystem的语法和应用两方面进行介绍。 语法章节从nixpkgs源码的角度出发，介绍其语法的组成。 应用章节围绕一个nix-shell脚本的实际例子， 介绍x86_64平台的交叉编译和安装aarch64架构的原生应用的方法。

localSystem和crossSystem的语法

localSystem和crossSystem由4个维度去刻画一个系统：cpu, vendor, kernel, abi。 localSystem和crossSystem的值为字符串或者{system=字符串;}³。 system字符串为可以包含前述4个维度的1~4个维度。 nix在解析时会将省略的维度按以某些默认值补充完整。 维度之间之间用-分割。 因此system字符串形式上为"cpu-vendor-kernel-abi"。 字符串不同数量的维度及其可用的值， 按匹配优先级由高到低列举如下⁴，

cpu-vendor-kernel-abi

cpu

cpu字符串可取的值列举如下⁵,

cpuTypes

cpu之间的兼容性（具有传递性和自反性）如下⁶，

vendor

vendor字符串可取值"apple", "pc"(windows), "w64"(MinGW-w64), "none", "unknown"(default)。

kernel

kernel字符串可取值如下表⁷，

abi

abi字符串可取的值列举如下⁸，

localSystem和crossSystem的应用

aarch64交叉工具链和程序的详细例子

以x86为本地指令集，localSystem和crossSystem的组合有以下效果

因此基于这3种组合，可以在同一个shell环境中配置出3种软件， 代码见[cross_platform.nix]({{ site.repo_url }}/scripts/shell/cross_platform.nix)。

pkgs_arm_cross软件包的stdenv.cc为x86平台的arm交叉编译器。 nixpkgs channel只包含了原生x86应用和原生arm应用。 交叉编译的arm应用和原生arm应用的derivation不一样。 因此使用pkgs_arm_cross中的应用， 则会使用交叉编译器从源码开始编译arm应用， 而不是直接拉取nixpkgs channel的原生arm应用。

pkgs_arm_native软件包包含原生arm软件包。 从这个软件包拉取的应用和在arm平台的拉取到的应用一致。 例如figlet将直接从nix channel中拉取。

pkgs即x86原生的软件包。

shell_cross_platform.nix使用例子，

# 创建一个新的shell环境，包含stdenv.cc, figlet, qemu
$ nix-shell shell_cross_platform.nix

# 使用交叉编译工具链的c编译器
$ aarch64-unknown-linux-gnu-gcc helloworld.c -o helloworld
$ file helloworld
helloworld: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /nix/store/01kw0gb38phviarfv3fca49dpqh0qwlx-glibc-aarch64-unknown-linux-gnu-2.33-123/lib/ld-linux-aarch64.so.1, for GNU/Linux 2.6.32, with debug_info, not stripped

# arm原生应用
$ file `command -v figlet`
/nix/store/4f70f04bvd664n00jlnzccyzxd35lykw-figlet-2.2.5/bin/figlet: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /nix/store/rjc27shzir243n1w3127w713fijamf6v-glibc-2.33-123/lib/ld-linux-aarch64.so.1, for GNU/Linux 2.6.32, not stripped

# 直接执行figlet会出错
$ figlet
bash: /nix/store/4f70f04bvd664n00jlnzccyzxd35lykw-figlet-2.2.5/bin/figlet: cannot execute binary file: Exec format error

# 使用QEMU执行figlet即可
$ qemu-aarch64 `command -v figlet` miao!
           _             _
 _ __ ___ (_) __ _  ___ | |
| '_ ` _ \| |/ _` |/ _ \| |
| | | | | | | (_| | (_) |_|
|_| |_| |_|_|\__,_|\___/(_)

mips交叉工具链的例子

[cross_mips.nix]({{ site.repo_url }}/scripts/shell/cross_mips.nix)

crossSystem的传递

• pkgs/top-level/stage.nix:

  • pkgsCross = lib.mapAttrs (n: crossSystem:
      nixpkgsFun { inherit crossSystem; })
      lib.systems.examples;
    

• 其中pkgs/top-level/default.nix: nixpkgsFun = newArgs: import ./. (args // newArgs);
• 也就是说lib.systems.examples的每个元素作为crossSystem传递给了pkgs/top-level/default.nix
• pkgs/top-level/default.nix:
  • 首先crossSystem = lib.systems.elaborate crossSystem0
  • 接下来是推导
  • pkgs = boot stages;
  • pkgs = boot (stdenvStages {inherit crossSystem ...});
  • pkgs = boot (import ../stdenv {inherit crossSystem ...})
• pkgs/stdenv/default.nix:
  • pkgs = boot (import ./cross {inherit crossSystem ...})
• pkgs/stdenv/cross/default.nix:
  • pkgs = boot (lib.init bootStages ++ [(...) (..crossSystem..) (..crossSystem..)])
  • 包含了若干个stages，包括本地的bootStages的前几个stages、和crossSystem相关的3个stages（其实只有最后两个stages使用了crossSystem）
  • 这里需要搞清楚boot是怎么调用stages的
  • pkgs/top-level/default.nix:
    • boot = import ../stdenv/bo（__raw=false或未定义）oter.nix { inherit lib allPackages; };
    • boot = import ../stdenv/booter.nix { ...; allPackages = newArgs: import ./stage.nix ({inherit lib nixpkgsFun;} // newArgs);};
  • pkgs/stdenv/booter.nix:

    • 注释写了boot的功能，如下： 参数为一个函数数组，每个函数的输入为pkgset，输出要么是pkgset的参数（__raw=false或未定义），要么是pkgsset（__raw=true）。 （这里说的“pkgset的参数”会传给allPackages（是个函数，见上））

      # Type:
      #   [ pkgset -> (args to stage/default.nix) or ({ __raw = true; } // pkgs) ]
      #   -> pkgset
      #
      # In english: This takes a list of function from the previous stage pkgset and
      # returns the final pkgset. Each of those functions returns, if `__raw` is
      # undefined or false, args for this stage's pkgset (the most complex and
      # important arg is the stdenv), or, if `__raw = true`, simply this stage's
      # pkgset itself.
      

  • 所以最终还是得看下面两个使用了crossSystem的stages
• pkgs/stdenv/cross/default.nix:

  • pkgs = boot (lib.init bootStages ++ [(...) ❶(..crossSystem..) ❷(..crossSystem..)])

  • ❶

      # Build tool Packages
      (vanillaPackages: {
        ...
        stdenv = assert ...;
          vanillaPackages.stdenv.override { targetPlatform = crossSystem; };
        ...
      })
    

    输入是vanillaPackages，输出是buildPackages的参数（为生成下一级的输入pkgset即buildPackages）。 因此，这一级（即buildPackages，pkgsCross..buildPackages）的3个平台为：

    build	host	target
    localSystem	localSystem	crossSystem

    因此这一级的包是用来构建各种交叉工具链的包。

    注：nixpkgs里也有叫buildPackages的包，定义位于pkgs/top-level/stage.nix： buildPackages是pkgsBuildHost的别名，其中pkgs。

  • ❷

    # Run Packages
    (buildPackages: let
      ...
      stdenNoCC = adaptStdenv (buildPackages.stdenv.override (old: rec {
        buildPlatform = localSystem;
        hostPlatform = crossSystem;
        targetPlatform = crossSystem;
        ...
      }));
    in {
      ...
      stdenv = let
        baseStdenv = stdenNoCC.override {
          cc = ... buildPackages.gcc;
        }
      in ... baseStdenv;
      ...
    })
    

    这一级输入是buildPackages，输出就是我们平时pkgsCross.的包集合了。 这一级（即pkgsCross.）的3个平台为

    build	host	target
    localSystem	crossSystem	crossSystem

    其中要注意的是，pkgsCross..stdenv.cc就是pkgsCross..buildPackages.gcc。

引用