linux - 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。

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.symver伪符号有效，就可以强制任何符号与旧符号链接。用于首先定义版本化符号的操作。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;
}

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，因为它使用主机 C 运行时对象，例如glibc 提供的crt1.o、crti.o和。crtn.o这在以下位置有所提及：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);
}

编译并运行test_glibc.sh：

#!/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我们刚刚构建的 和 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)

编译调试输出显示使用gcc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 的替代方案，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。

这种设置并不完美，因为crosstool-NG 不支持构建没有额外-Wl标志的可执行文件，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

.config我们生成的有./ct-ng x86_64-unknown-linux-gnu：

CT_GLIBC_V_2_27=y

要改变这一点，menuconfig请执行以下操作：

• 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 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，最明显libc_start_files的是 before cc_core_pass_2，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.config在初始构建选项中设置“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，+所需的内容如下：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libcstep 开始似乎没有从 再次复制源Custom source location，进一步使该方法无法使用。

奖励：stdlibc++

如果您也对 C++ 标准库感兴趣，那么还有一个好处：如何编辑和重新构建 GCC libstdc++ C++ 标准库源代码？

Answer 3

与-static链接。当您使用-static链接时，链接器会将库嵌入到可执行文件中，因此可执行文件会更大，但它可以在具有旧版本 glibc 的系统上执行，因为程序将使用它自己的库而不是系统的库.

Answer 4

在我看来，最懒惰的解决方案（特别是如果你不依赖最新的前沿 C/C++ 功能或最新的编译器功能）还没有被提及，所以这里是：

只需使用您仍想支持的最古老的 GLIBC 构建系统即可。

现在，使用 chroot、KVM/Virtualbox 或 docker 等技术实际上很容易做到这一点，即使您真的不想直接在任何 PC 上使用这样一个旧的发行版。详细地说，要使您的软件具有最大的可移植性二进制文件，我建议按照以下步骤操作：

1. 只需选择沙盒/虚拟化/...的毒药，然后用它为自己获取一个虚拟的旧 Ubuntu LTS，并使用它默认包含的 gcc/g++ 进行编译。这会自动将您的 GLIBC 限制为该环境中可用的 GLIBC。

2. 避免依赖于基础库之外的外部库：例如，您应该动态链接底层系统的东西，如 glibc、libGL、libxcb/X11/wayland 事物、libasound/libpulseaudio，如果您使用它可能是 GTK+，但最好静态链接外部如果可以的话，库/运送它们。尤其是大多数独立库，如图像加载器、多媒体解码器等，如果您静态发布它们，它们可能会在其他发行版上造成更少的损坏（例如，如果仅存在于不同的主要版本中的某个地方，可能会导致损坏）。

使用这种方法，您可以获得与旧 GLIBC 兼容的二进制文件，无需任何手动符号调整，无需执行完全静态的二进制文件（这可能会破坏更复杂的程序，因为 glibc 讨厌它，并且可能会导致您的许可问题），并且无需设置任何自定义工具链，任何自定义 glibc 副本，或其他任何东西。

Answer 5

这个仓库：
https ://github.com/wheybags/glibc_version_header

提供一个头文件，负责处理接受的答案中描述的细节。

基本上：

1. 下载您要链接的相应 GCC的标头
2. 添加 -include /path/to/header.h到您的编译器标志

我还添加了链接器标志： -static-libgcc -static-libstdc++ -pthread

但这些取决于您的应用程序的要求。