编译 Linux From Scratch 8.4 心得
2021-07-02 11:56:21 Note #Linux #LFS

前言

LFS(Linux From Scratch)是一本指导从源代码构建 Linux 系统的电子书。通过 LFS，可以得到一个及其精简，完全适合特定硬件的 Linux 系统，同时对 Linux 系统的结构和软件编译过程有更深入的了解。

4 年前曾尝试过 LFS8.0，因为水平有限卡在了内核配置上，编译出的内核没进入用户空间就 panic，于是烂尾，留下了遗憾。之后一直对LFS念念不忘，现在趁暑假有时间，再次尝试 LFS。

使用的 LFS 版本是 8.4 SysV，其它版本的 LFS 章节序号可能与本文不对应

准备工作

  • 宿主机系统
    宿主机系统需要能通过LFS手册提供的version-check.sh脚本的环境检查，gcc版本和内核版本越接近 lfs 所用的版本越好，可以降低出现玄学问题的概率
    理论上任何一个 linux 发行版都可以，不过根据 LFS 用户的反馈，Ubuntu 很接近 LFS 环境要求，并且由于使用 ubuntu 进行 LFS 的人多一些，出现问题查找到解决方案的几率也更大，因此更容易成功。为了让这次进行 LFS 的过程顺利些，我用 ubuntu 20.04 LTS 作为宿主机环境

  • 划分出 LFS 分区
    不需要太大，如果不打算把完成的 LFS 系统拿来用，10G 就够了，要用就视情况划分，可以单独划分分区给某些挂载点（/home，/boot等），就像安装普通的发行版一样

  • 梯子
    不是必须，但是出现问题时需要上google搜索。国内访问LFS官网和一些含有有用信息的网站有时会很慢

  • 准备好LFS-BOOK和源码包
    LFS 提供了一个 wgetlist 来下载所有源代码包，使用的都是国外镜像站的地址，国内下载很慢甚至根本无法下载。幸好中科大镜像站的lfs源提供了所有软件源码包的打包，下载对应版本的 tar 包就行，它包含了所有源码包。

  • 可靠的电力供应
    如果电脑性能一般，gcc 的编译时间可能会非常长。小心这个过程中不要断电了
    如果因为某些原因离开 LFS 编译环境（如重启），需要根据第2.3节恢复LFS环境

调整宿主机环境

首先运行一下 LFS 书提供的version-check.sh脚本，根据输出内容调整宿主机系统软件包
运行脚本之后，发现ubuntu20.04有这些问题：

  1. /bin/sh 没有链接到bash
  2. bison 命令为找到（缺少软件包）
  3. yacc 未找到
  4. gawk 未找到
  5. m4 未找到
  6. makeinfo 未找到

问题还真不少，一个一个来解决
ubuntu 默认将 /bin/sh 链接到 dash，而 lfs 构建要求链接到 bash
执行sudo dpkg-reconfigure dash取消将 dash 设为默认 shell
然后执行ll /bin/sh可以看到已经链接到 bash 了

命令未找到只需安装对应软件包即可
使用包管理安装 bison,gawk,texinfo

再次运行脚本检查一下环境，没有问题了

之后跟着手册指导完成准备工作

构建工具链

挂载 LFS 分区，设置好环境变量
将中科大镜像站下载的源代码合集tar包解压到$LFS/sources下，然后开始构建工具链

第一个编译的软件包是 Binutils,LFS 手册以第一次编译它的时间作为SBU时间衡量单位，通过time make来对编译过程计时。这个时间用来估计后面每一个软件包的构建时间
整个 LFS 过程中编译耗时最久的地方是正式编译 LFS 系统的 gcc，算上测试时间大约是 92 SBU，也就是第一次编译 Binutils 的时间的92倍

我的CPU是Intel Xeon X5680，已经面世 12 年了，构建 Binutils 花费的时间是 2 分 45 秒

第五章的内容是构建工具链，这一章没有必要对编译后的软件进行测试，只要工具链基本功能正常（编译出 dummy.c 的二进制能正常链接）就可以放心继续。在第 6.10 节调整工具链中会在继续之前对工具链再次检查

5.30 编译 python 有个坑，pdf 格式的手册给出修改 setup 的命令会导致修改后的 setup.py 脚本缩进不正确从而导致编译失败,需要手动定位到第467行修正缩进

编译LFS系统

从第五章结尾的改变 /tools 目录所有者开始，需要一直使用 root 权限

从这一章开始 LFS 手册会建议对每个软件包进行测试，可以只做必要的测试（Binutils，glibc，gmp，mpfr，gcc），这样可以节约时间。如果编译套件没有问题，编译其它软件出现问题一般只是因为没有在编译前正确配置，或者是某个依赖没有正确安装，这种情况很好处理。如果编译套件的测试没有通过就是大麻烦了，这种问题有时难以定位其根源，可能在构建工具链时就出现了错误，在最坏的情况下需要从头开始构建工具链。

gcc 的测试可能会因错误终止，如果之前的操作正确，一般可以认为是正常的错误，放心继续就好
我的 gcc 测试结果如下，有几百个错误，但最后还是成功完成了 LFS

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		=== g++ Summary ===

# of expected passes		125327
# of expected failures		504
# of unsupported tests		4931
/sources/gcc-8.2.0/build/gcc/xg++  version 8.2.0 (GCC) 

		=== gcc tests ===
--
		=== gcc Summary ===

# of expected passes		130916
# of unexpected failures	1
# of expected failures		393
# of unsupported tests		2107
/sources/gcc-8.2.0/build/gcc/xgcc  version 8.2.0 (GCC) 

--
		=== libatomic Summary ===

# of expected passes		54
		=== libgomp tests ===


Running target unix

		=== libgomp Summary ===

# of expected passes		1837
# of unsupported tests		192
		=== libitm tests ===


Running target unix
--
		=== libitm Summary ===

# of expected passes		42
# of expected failures		3
# of unsupported tests		1
		=== libstdc++ tests ===


--
		=== libstdc++ Summary ===

# of expected passes		12193
# of unexpected failures	6
# of expected failures		71
# of unsupported tests		306

Compiler version: 8.2.0 (GCC)

配置系统

这一步需要写几个配置文件，手册写得比较难懂，不过就算不太明白也能照着手册内容完成。即使一些非关键配置不正确，最后也能成功进入系统。

内核配置比较复杂，但如果只是为了尽快完成 LFS，在内核配置上可以不那么较真，在make defconfig的基础上选上对应驱动和文件系统支持的内核一般就可以用。看不懂的选项保持默认值就好

安装好内核后，配置好引导加载器就该重启进入 LFS 系统了。LFS 提供的 grub 可以不用，通过宿主系统的引导加载器添加LFS启动项就行

完成之后

到 lfs 官网去注册一下，看看你是第几个！
我的注册结果
如果有兴趣可以继续进行 BLFS，把 LFS 打造成能够日常使用的系统

出现报错怎么办

LFS 手册中的命令都是测试过了的，严格按照手册指导来进行 LFS 是不太可能出现重大错误的，除非从一开始宿主机环境就没有配置好。当出现编译错误时，应该首先检查一下是不是漏掉了某一步，或者是命令敲错了

如果在操作正确的情况下出现了一些非致命错误，应该先看手册中是否提到过错误可以忽略，如果没有，找到 LFS8.4 对应的build log看一下 LFS 的编者在构建过程中是否出现的同样的输出信息，如果有，则可以安全地忽略它，否则可能需要在继续编译之前进一步检查

当然，构建 LFS 的过程不一定有那么顺利，因为宿主机系统环境的不同，严格按照手册指导可能还是出现了意料之外的问题。这时候应该去网络上寻找答案了。一般提取报错信息的关键段并后面加上lfs的关键词到 google 上搜索可以找到相关帖子。大部分解决方案来自 linuxquestions.org 论坛的 lfs 板块。

如果这个问题没有人问过就只能自己发帖求助了。在 LQ 论坛上应该贴出 LFS 版本，宿主机系统，出现问题的章节，足够多的报错信息并且说明情况，最好附上version-check.sh的输出。

后记

LFS 构建真的是体力活，需要耗费大量的时间，还需要有足够的耐心，在出现问题时能正确排查错误
至于收获？
收获最大的应该是敲键盘的手速吧
成果

LFS构建过程记录

2021-06-28 安装 ubuntu 用来编译 LFS，调整宿主机环境
2021-07-01 开始编译，进行到第 6.12 节
2021-07-02 完成

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2021-07-02 11:56:21 Note #Linux #LFS
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