ii. Observações Técnicas do Conjunto de Ferramentas

Acerca da Compilação Cruzada

Compilação cruzada envolve alguns conceitos que merecem uma seção por si próprios. Apesar que esta seção possivelmente seja omitida em uma primeira leitura, retornar até ela posteriormente te ajudará a ganhar um entendimento mais completo do processo.

Permita-nos primeiro definir alguns termos usados nesse contexto.

Como um exemplo, permita-nos imaginar o seguinte cenário (de vez em quando referenciado como “Cruzado Canadense”). Nós temos um compilador somente em uma máquina lenta, vamos chamá-la de máquina A, e o compilador de ccA. Nós também temos uma máquina rápida (B), porém nenhum compilador para (B), e nós queremos produzir código para uma terceira, máquina lenta (C). Nós construiremos um compilador para a máquina C em três estágios.

Então, todos os aplicativos necessários para a máquina C podem ser compilados usando cc2 na rápida máquina B. Observe que a menos que B possa executar aplicativos produzidos por C, não existe maneira de testar os aplicativos recém construídos até que a própria máquina C esteja em execução. Por exemplo, para executar uma suíte de teste em ccC, nós possivelmente queiramos adicionar um quarto estágio:

No exemplo acima, somente cc1 e cc2 são compiladores cruzados, isto é, eles produzem código para uma máquina diferente daquela na qual estão em execução. Os outros compiladores, ccA e ccC, produzem código para a máquina na qual estão em execução. Tais compiladores são chamados de compiladores nativos.

Implementação da Compilação Cruzada para o LFS

Para a finalidade de falsificar uma compilação cruzada no LFS, o nome do trio do anfitrião é ligeiramente ajustado mudando-se o campo "vendor" na variável LFS_TGT, de forma que diga "lfs". Nós também usamos a opção --with-sysroot quando da construção do vinculador cruzado e do compilador cruzado para informá-los onde encontrar os arquivos necessários do anfitrião. Isso assegura que nenhum dos outros aplicativos construídos no Capítulo 6 consegue se vincular a bibliotecas na máquina de construção. Somente dois estágios são obrigatórios e mais um para testes.

Na tabela precedente, “em pc” significa que os comandos são executados em uma máquina usando a distribuição já instalada. “Em lfs” significa que os comandos são executados em um ambiente chroot.

Esse não é ainda o fim da estória. A linguagem C não é apenas um compilador; também define uma biblioteca padrão. Neste livro, a biblioteca GNU C, chamada de glibc, é usada (existe uma alternativa, "musl"). Essa biblioteca precisa ser compilada para a máquina LFS; isto é, usando o compilador cruzado cc1. Porém, o próprio compilador usa uma biblioteca interna fornecendo sub rotinas complexas para funções não disponíveis no conjunto de instruções do montador. Essa biblioteca interna é chamada de libgcc e precisa ser vinculada à biblioteca glibc para ser completamente funcional. Além disso, a biblioteca padrão para C++ (libstdc++) também precisa estar vinculada com a glibc. A solução para esse problema de ovo e galinha é a de primeiro construir uma libgcc degradada baseada em cc1, faltando algumas funcionalidades, tais como camadas e manuseio de exceções, e então construir a glibc usando esse compilador degradado (a própria glibc não é degradada), e também construir a libstdc++. Essa última biblioteca carecerá de algumas das funcionalidades da libgcc.

O resultado do parágrafo precedente é o de que cc1 é inapto para construir uma libstdc++ completamente funcional com a libgcc degradada, porém cc1 é o único compilador disponível para construir as bibliotecas C/C++ durante o estágio 2. Existem duas razões pelas quais nós não usamos imediatamente o compilador construído no estágio 2, cc-lfs, para construir essas bibliotecas.

Assim, quando nós construirmos gcc estágio 2, nós instruímos o sistema de construção a reconstruir libgcc e libstdc++ com cc1, porém nós vinculamos libstdc++ à libgcc reconstruída recentemente, em vez da antiga, degradada construção. Isso torna a libstdc++ reconstruída completamente funcional.

No Capítulo 8 (ou “estágio 3”), todos os pacotes necessários para o sistema LFS são construídos. Ainda se um pacote já tenha sido instalado no sistema LFS em um capítulo anterior, nós ainda reconstruímos o pacote. A razão principal para reconstruir esses pacotes é a de torná-los estáveis: se nós reinstalarmos um pacote LFS em um sistema LFS completo, [então] o conteúdo reinstalado do pacote deveria ser o mesmo que o conteúdo do mesmo pacote quando primeiro instalado no Capítulo 8. Os pacotes temporários instalados no Capítulo 6 ou no Capítulo 7 não conseguem satisfazer essa exigência, pois alguns deles são construídos sem dependências opcionais e o autoconf não consegue realizar algumas verificações de recursos no Capítulo 6, por causa da compilação cruzada, causando nos pacotes temporários a falta de recursos opcionais ou o uso de rotinas sub ótimas de código. Adicionalmente, uma razão menor para reconstruir os pacotes é a de executar as suítes de teste.

Outros Detalhes Procedurais

O compilador cruzado será instalado em um diretório $LFS/tools separado, dado que ele não será parte do sistema final.

O Binutils é instalado primeiro, pois as execuções do configure de ambos gcc e glibc realizam vários testes de recursos no montador e no vinculador para determinar quais recursos de software habilitar ou desabilitar. Isso é mais importante do que, inicialmente, alguém possa perceber. Um gcc ou uma glibc configurado incorretamente pode resultar em um conjunto de ferramentas sutilmente quebrado, onde o impacto de tal quebra talvez não se manifeste até próximo do final da construção de uma distribuição inteira. Uma falha de suíte de teste normalmente destacará tal erro antes que muito mais trabalho adicional seja realizado.

O Binutils instala o montador e o vinculador dele em dois locais, $LFS/tools/bin e $LFS/tools/$LFS_TGT/bin. As ferramentas em um local são rigidamente vinculadas às outras. Uma faceta importante do vinculador é a ordem de procura de biblioteca dele. Informação detalhada pode ser obtida do ld passando-lhe a flag --verbose. Por exemplo, $LFS_TGT-ld --verbose | grep SEARCH exibirá os caminhos atuais de procura e a ordem deles. (Observe que esse exemplo pode ser executado como mostrado somente enquanto logado(a) como usuário(a) lfs. Se você retornar a esta página posteriormente, [então] substitua $LFS_TGT-ld por ld).

O próximo pacote instalado é o gcc. Um exemplo do que pode ser visto durante a execução dele do configure é:

checking what assembler to use... /mnt/lfs/tools/i686-lfs-linux-gnu/bin/as
checking what linker to use... /mnt/lfs/tools/i686-lfs-linux-gnu/bin/ld

Isso é importante pelas razões mencionadas acima. Também demonstra que o script de configuração do gcc não procura nos diretórios do PATH para encontrar quais ferramentas usar. Entretanto, durante a operação atual do próprio gcc, os mesmos caminhos de procura não são necessariamente usados. Para descobrir qual vinculador padrão o gcc usará, execute: $LFS_TGT-gcc -print-prog-name=ld. (Novamente, remova o prefixo $LFS_TGT- se retornar a isso posteriormente).

Informação detalhada pode ser obtida do gcc passando-se a opção de linha de comando -v enquanto compilar um aplicativo. Por exemplo, $LFS_TGT-gcc -v example.c (ou sem $LFS_TGT- se retornar posteriormente) exibirá informação detalhada acerca do preprocessador, compilação e estágios da montagem, incluindo os caminhos de procura do gcc para cabeçalhos inclusos e a ordem deles.

Em seguida: cabeçalhos sanitizados da API do Linux. Eles permitem que a biblioteca C padrão (glibc) interaja com os recursos que o núcleo Linux fornecerá.

Em seguida vem a glibc. As considerações mais importantes para construir glibc são o compilador, as ferramentas binárias e os cabeçalhos do núcleo. O compilador e as ferramentas binárias geralmente não são um problema, pois a glibc sempre passará aqueles relacionados ao parâmetro --host para o script de configuração dela; por exemplo, em nosso caso, o compilador será $LFS_TGT-gcc e a ferramenta readelf será $LFS_TGT-readelf. Os cabeçalhos do núcleo podem ser um pouco mais complicados. Portanto, nós não assumimos riscos e usamos a chave de configuração disponível para impor a seleção correta. Depois da execução do configure, verifique o conteúdo do arquivo config.make no diretório build para todos os detalhes importantes. Esses itens destacam um aspecto importante do pacote glibc—ele é muito autossuficiente em termos do maquinário dele de construção e geralmente não depende de padrões do conjunto de ferramentas.

Como mencionado acima, a biblioteca C++ padrão é compilada depois, seguida no Capítulo 6 por outros aplicativos que precisam ser compilados cruzadamente para quebrar dependências circulares em tempo de construção. A etapa de instalação de todos aqueles pacotes usa a variável DESTDIR para forçar a instalação no sistema de arquivos do LFS.

Ao final do Capítulo 6 o compilador nativo do LFS é instalado. Primeiro binutils passagem 2 é construído, no mesmo diretório DESTDIR que os outros aplicativos, então a segunda passagem do gcc é construída, omitindo algumas bibliotecas não críticas. Devido a algumas lógicas estranhas no script configure do gcc, CC_FOR_TARGET termina como cc quando o anfitrião for o mesmo que o alvo, porém for diferente do sistema de construção. Essa é a razão pela qual CC_FOR_TARGET=$LFS_TGT-gcc é declarado explicitamente como uma das opções de configuração.

Uma vez dentro do ambiente chroot no Capítulo 7, as instalações temporárias de aplicativos necessários para a operação apropriada do conjunto de ferramentas são realizadas. Deste ponto em diante, o conjunto central de ferramentas está auto-contido e auto-hospedado. No Capítulo 8, as versões finais de todos os pacotes necessários para um sistema completamente funcional são construídas, testadas e instaladas.