如何链接到特定的 glibc 版本？

Question

当我在我的 Ubuntu Lucid 10.04 PC 上编译某些东西时，它会链接到 glibc。 Lucid 使用 2.11 的 glibc。当我在另一台使用较旧 glibc 的 PC 上运行此二进制文件时，该命令失败，提示没有 glibc 2.11 …

据我所知 glibc 使用符号版本控制。我可以强制 gcc 链接到特定的符号版本吗？

在我的具体使用中，我尝试为 ARM 编译一个 gcc 交叉工具链。

原文由 falstaff 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

glibc 使用符号版本控制是正确的。如果你好奇，这里描述了 glibc 2.1 中引入的符号版本控制实现，它是 这里 描述 的 Sun 的符号版本控制方案的扩展。

一种选择是静态链接您的二进制文件。这可能是最简单的选择。

您还可以在 chroot 构建环境中构建二进制文件，或者使用 glibc- new => glibc- old 交叉编译器。

根据 http://www.trevorpounds.com 博客文章 Linking to Older Versioned Symbols (glibc) ，只要使用相同的符号有效，就可以强制将任何符号链接到较旧的符号 .symver 首先用于定义版本符号的伪操作。以下示例摘自 博客文章。

以下示例使用 glibc 的 realpath，但确保它与旧的 2.2.5 版本链接。

 #include <limits.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

__asm__(".symver realpath,realpath@GLIBC_2.2.5");
int main()
{
    const char* unresolved = "/lib64";
    char resolved[PATH_MAX+1];

    if(!realpath(unresolved, resolved))
        { return 1; }

    printf("%s\n", resolved);

    return 0;
}

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Answer 2

设置 1：在没有专用 GCC 的情况下编译您自己的 glibc 并使用它

由于似乎不可能只使用符号版本控制黑客，让我们更进一步，自己编译 glibc。

此设置可能会起作用并且速度很快，因为它不会重新编译整个 GCC 工具链，只需重新编译 glibc。

但它不可靠，因为它使用 glibc 提供的 crt1.o 、 crti.o 和 crtn.o 等宿主 C 运行时对象。在以下位置提到了这一点： https ://sourceware.org/glibc/wiki/Testing/Builds?action=recall&rev=21#Compile_against_glibc_in_an_installed_location 这些对象执行 glibc 所依赖的早期设置，所以如果事情以美妙的方式崩溃，我不会感到惊讶和非常微妙的方式。

有关更可靠的设置，请参阅下面的设置 2。

构建 glibc 并在本地安装：

 export glibc_install="$(pwd)/glibc/build/install"

git clone git://sourceware.org/git/glibc.git
cd glibc
git checkout glibc-2.28
mkdir build
cd build
../configure --prefix "$glibc_install"
make -j `nproc`
make install -j `nproc`

设置 1：验证构建

test_glibc.c

 #define _GNU_SOURCE
#include <assert.h>
#include <gnu/libc-version.h>
#include <stdatomic.h>
#include <stdio.h>
#include <threads.h>

atomic_int acnt;
int cnt;

int f(void* thr_data) {
    for(int n = 0; n < 1000; ++n) {
        ++cnt;
        ++acnt;
    }
    return 0;
}

int main(int argc, char **argv) {
    /* Basic library version check. */
    printf("gnu_get_libc_version() = %s\n", gnu_get_libc_version());

    /* Exercise thrd_create from -pthread,
     * which is not present in glibc 2.27 in Ubuntu 18.04.
     * https://stackoverflow.com/questions/56810/how-do-i-start-threads-in-plain-c/52453291#52453291 */
    thrd_t thr[10];
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_create(&thr[n], f, NULL);
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_join(thr[n], NULL);
    printf("The atomic counter is %u\n", acnt);
    printf("The non-atomic counter is %u\n", cnt);
}

使用 test_glibc.sh 编译并运行：

 #!/usr/bin/env bash
set -eux
gcc \
  -L "${glibc_install}/lib" \
  -I "${glibc_install}/include" \
  -Wl,--rpath="${glibc_install}/lib" \
  -Wl,--dynamic-linker="${glibc_install}/lib/ld-linux-x86-64.so.2" \
  -std=c11 \
  -o test_glibc.out \
  -v \
  test_glibc.c \
  -pthread \
;
ldd ./test_glibc.out
./test_glibc.out

该程序输出预期的：

 gnu_get_libc_version() = 2.28
The atomic counter is 10000
The non-atomic counter is 8674

命令改编自 https://sourceware.org/glibc/wiki/Testing/Builds?action=recall&rev=21#Compile_against_glibc_in_an_installed_location 但 --sysroot 使其失败：

 cannot find /home/ciro/glibc/build/install/lib/libc.so.6 inside /home/ciro/glibc/build/install

所以我删除了它。

ldd 输出确认 ldd 和我们刚刚构建的库实际上正在按预期使用：

 + ldd test_glibc.out
        linux-vdso.so.1 (0x00007ffe4bfd3000)
        libpthread.so.0 => /home/ciro/glibc/build/install/lib/libpthread.so.0 (0x00007fc12ed92000)
        libc.so.6 => /home/ciro/glibc/build/install/lib/libc.so.6 (0x00007fc12e9dc000)
        /home/ciro/glibc/build/install/lib/ld-linux-x86-64.so.2 => /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007fc12f1b3000)

gcc 编译调试输出显示使用了我的主机运行时对象，如前所述，这很糟糕，但我不知道如何解决它，例如它包含：

 COLLECT_GCC_OPTIONS=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o

设置1：修改glibc

现在让我们修改 glibc：

 diff --git a/nptl/thrd_create.c b/nptl/thrd_create.c
index 113ba0d93e..b00f088abb 100644
--- a/nptl/thrd_create.c
+++ b/nptl/thrd_create.c
@@ -16,11 +16,14 @@
    License along with the GNU C Library; if not, see
    <http://www.gnu.org/licenses/>.  */

+#include <stdio.h>
+
 #include "thrd_priv.h"

 int
 thrd_create (thrd_t *thr, thrd_start_t func, void *arg)
 {
+  puts("hacked");
   _Static_assert (sizeof (thr) == sizeof (pthread_t),
                   "sizeof (thr) != sizeof (pthread_t)");

然后重新编译重新安装glibc，重新编译重新运行我们的程序：

 cd glibc/build
make -j `nproc`
make -j `nproc` install
./test_glibc.sh

我们看到 hacked 按预期打印了几次。

这进一步证实了我们实际上使用的是我们编译的 glibc 而不是主机。

在 Ubuntu 18.04 上测试。

设置 2：crosstool-NG 原始设置

这是设置 1 的替代方法，它是我迄今为止实现的最正确的设置：据我观察，一切都是正确的，包括 C 运行时对象，例如 crt1.o 、 crti.o 和 crtn.o 。

在此设置中，我们将编译一个完整的专用 GCC 工具链，该工具链使用我们想要的 glibc。

这种方法唯一的缺点是构建需要更长的时间。但我不会冒险用更少的东西来进行生产设置。

crosstool-NG 是一组脚本，可以为我们从源代码下载和编译所有内容，包括 GCC、glibc 和 binutils。

是的，GCC 构建系统非常糟糕，以至于我们需要一个单独的项目。

这个设置并不完美，因为 crosstool-NG 不支持在没有额外的 -Wl 标志的情况下构建可执行文件，这感觉很奇怪，因为我们自己构建了 GCC。但似乎一切正常，所以这只是一个不便。

获取 crosstool-NG 并配置它：

 git clone https://github.com/crosstool-ng/crosstool-ng
cd crosstool-ng
git checkout a6580b8e8b55345a5a342b5bd96e42c83e640ac5
export CT_PREFIX="$(pwd)/.build/install"
export PATH="/usr/lib/ccache:${PATH}"
./bootstrap
./configure --enable-local
make -j `nproc`
./ct-ng x86_64-unknown-linux-gnu
./ct-ng menuconfig

我能看到的唯一强制性选项是使其与您的主机内核版本匹配以使用正确的内核头文件。使用以下命令查找您的主机内核版本：

 uname -a

这向我展示了：

 4.15.0-34-generic

所以在 menuconfig 我做：

• Operating System
  • Version of linux

所以我选择：

 4.14.71

这是第一个相同或更旧的版本。它必须更旧，因为内核向后兼容。

现在您可以使用以下方式构建：

 env -u LD_LIBRARY_PATH time ./ct-ng build CT_JOBS=`nproc`

现在等待大约三十分钟到两个小时进行编译。

设置 2：可选配置

我们用 .config 生成的 ./ct-ng x86_64-unknown-linux-gnu 具有：

 CT_GLIBC_V_2_27=y

要改变这一点，在 menuconfig 中：

• C-library
• Version of glibc

保存 .config ，然后继续构建。

或者，如果您想使用自己的 glibc 源，例如从最新的 git 使用 glibc，请按 以下方式 进行：

• Paths and misc options
  • Try features marked as EXPERIMENTAL ：设置为真
• C-library
  • Source of glibc
    • Custom location ：说是
    • Custom location
      • Custom source location ：指向包含您的 glibc 源的目录

其中 glibc 被克隆为：

 git clone git://sourceware.org/git/glibc.git
cd glibc
git checkout glibc-2.28

设置2：测试一下

一旦您构建了您想要的工具链，请使用以下命令对其进行测试：

 #!/usr/bin/env bash
set -eux
install_dir="${CT_PREFIX}/x86_64-unknown-linux-gnu"
PATH="${PATH}:${install_dir}/bin" \
  x86_64-unknown-linux-gnu-gcc \
  -Wl,--dynamic-linker="${install_dir}/x86_64-unknown-linux-gnu/sysroot/lib/ld-linux-x86-64.so.2" \
  -Wl,--rpath="${install_dir}/x86_64-unknown-linux-gnu/sysroot/lib" \
  -v \
  -o test_glibc.out \
  test_glibc.c \
  -pthread \
;
ldd test_glibc.out
./test_glibc.out

除了现在使用了正确的运行时对象之外，一切似乎都像设置 1 一样工作：

 COLLECT_GCC_OPTIONS=/home/ciro/crosstool-ng/.build/install/x86_64-unknown-linux-gnu/bin/../x86_64-unknown-linux-gnu/sysroot/usr/lib/../lib64/crt1.o

设置 2：失败的有效 glibc 重新编译尝试

如下所述，使用 crosstool-NG 似乎是不可能的。

如果您只是重新构建；

 env -u LD_LIBRARY_PATH time ./ct-ng build CT_JOBS=`nproc`

然后您对自定义 glibc 源位置的更改会被考虑在内，但它会从头开始构建所有内容，使其无法用于迭代开发。

如果我们这样做：

 ./ct-ng list-steps

它很好地概述了构建步骤：

 Available build steps, in order:
  - companion_tools_for_build
  - companion_libs_for_build
  - binutils_for_build
  - companion_tools_for_host
  - companion_libs_for_host
  - binutils_for_host
  - cc_core_pass_1
  - kernel_headers
  - libc_start_files
  - cc_core_pass_2
  - libc
  - cc_for_build
  - cc_for_host
  - libc_post_cc
  - companion_libs_for_target
  - binutils_for_target
  - debug
  - test_suite
  - finish
Use "<step>" as action to execute only that step.
Use "+<step>" as action to execute up to that step.
Use "<step>+" as action to execute from that step onward.

因此，我们看到 glibc 步骤与几个 GCC 步骤交织在一起，最值得注意的是 libc_start_files 出现在 cc_core_pass_2 之前，这可能是最昂贵的步骤 cc_core_pass_1 .

为了只构建一个步骤，您必须首先在 .config 选项中为初始构建设置“保存中间步骤”：

• Paths and misc options
  • Debug crosstool-NG
    • Save intermediate steps

然后你可以尝试：

 env -u LD_LIBRARY_PATH time ./ct-ng libc+ -j`nproc`

但不幸的是， + 需要如下所述： https ://github.com/crosstool-ng/crosstool-ng/issues/1033#issuecomment-424877536

但是请注意，在中间步骤重新启动会将安装目录重置为该步骤期间的状态。即，您将拥有一个重建的 libc - 但没有使用此 libc 构建的最终编译器（因此，也没有像 libstdc++ 这样的编译器库）。

并且基本上仍然使重建速度太慢而无法进行开发，而且我不知道如何在不修补 crosstool-NG 的情况下克服这个问题。

此外，从 libc 步骤开始似乎没有从 Custom source location 再次复制源，进一步使该方法无法使用。

奖励：stdlibc++

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原文由 Ciro Santilli OurBigBook.com 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议