python及第三方库交叉编译
作者：互联网
一、前言：
网上关于python的交叉编译的文章很多，但是关于python第三库的交叉编译的文章就比较少了，而且很多标题是第三方库的交叉编译，但是实际上用到的都是不需要交叉编译就能用的库，可参考性不强，最近关于python及其第三方库的交叉编译也踩了不少坑，记录一下！
二、交叉编译介绍：
1、什么是交叉编译：在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。
2、为什么要交叉编译：在进行嵌入式系统的开发时，运行程序的目标平台通常具有有限的存储空间和运算能力，比如常见的ARM 平台，其一般的静态存储空间比较小，而CPU运算能力弱。这种情况下，在ARM平台上进行本机编译就不太可能了，为了解决这个问题，交叉编译工具就应运而生了。通过交叉编译工具，我们就可以在CPU能力很强、存储控件足够的主机平台上（比如PC上）编译出针对其他平台的可执行程序。
三、python及其第三方库的交叉编译背景
1、交叉编译链：rv1126-arm-buildroot-linux-gnueabihf-toolchain.tar.bz2
2、目标板子(target主机)：armv7l
3、执行交叉编辑的主机(build主机)：ubuntu18-x86_64
4、python版本：3.5.2
5、numpy==1.18.5
四、交叉编译的准备工作
build主机是我新安装的一个ubuntu18的新虚拟机，所以连gcc 都没有的
1、安装gcc: sudo apt-get install gcc-8 -y
2、将gcc-8指定成默认的gcc: sudo ln -s /usr/bin/gcc-8 /usr/bin/gcc
3、安装cmake: sudo apt-get install make cmake -y
4、安装libffi-dev 交叉编译 python 需要的依赖: sudo apt-get install libffi-dev
5、安装zip 解压压缩包使用：sudo apt-get install zip -y
五、交叉编译python及其第三方的思路
1、在build主机上交叉编译zlib库，这个是python源码安装必须的依赖库
2、在build主机上交叉编译openssl库，这个虽然不是源码安装必须的依赖库，但是大部分其他库都有可能使用到这个库
3、在build主机上安装build主机上的python版本，我们称为python-build
4、在build主机上交叉编译target主机上的python版本，我们称之为python-target
5、在build主机上通过crossenv搭建python-target的运行虚拟环境
6、在crossenv虚拟环境中通过pip打包交叉编译第三方库为.whl形式的
六、准备交叉编译工具
1、解压交叉编译链：说明不同的平台的使用的交叉编译链不同，但是思路和步骤是一样的。
tar jxvf rv1126-arm-buildroot-linux-gnueabihf-toolchain.tar.bz2
解压之后得到一个名为 host 的文件夹。
2、进入 host 目录： cd host
3、执行 relocate-sdk.sh 指令: ./relocate-sdk.sh （不是所有交叉编译链都需要这一步的）
4、将交叉编译链添加到环境变量：vim /etc/profile
5、在最后添加：export PATH=$PATH:/home/host/bin 这里的路径根据自己实际的路径进行修改即可。
6、重新加载环境变量：source /etc/profile
7、测试：arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -v
七、准备openssl-build
这里我已经准备好了openssl-1.0.2g.tar.gz的压缩包，这里我尝试了openssl-1.1.1的版本，但是和python3.5.2不太合适，总是有问题，所以这里我使用的是openssl-1.0.2的版本
1、 解压源码包，这些源码包我都是放在/home路径下的：tar -xzvf openssl-1.0.2g.tar.gz
2、对压缩包进行重命名，区分是在build主机上用的还是在target主机上用的，在build主机上用的我都统一在后面加上_build，在target主机上使用的统一在后面加上_target
mv openssl-1.0.2g openssl-1.0.2g-build
3、cd openssl-1.0.2g-build
4、设置编译环境：./config --prefix=/home/openssl-1.0.2g-build/openssl-build
其中： --prefix是指定编译后的安装的路径
5、执行编译安装：make && make install 此时在/home/openssl-1.0.2g-build里面就会有openssl-build文件夹
6、因为安装的ubuntu18中默认的openssl是1.1.1，我们需要换成我们的openssl-1.0.2g
把以前的备份：sudo mv /usr/bin/openssl /usr/bin/openssl.old
7、建立新的软连接：sudo ln -s /home/openssl-1.0.2g-build/openssl-build/bin/openssl /usr/bin/openssl
8、编辑链接文件：vim /etc/ld.so.conf.d/libc.conf
9、在libc.conf文件中添加：/usr/openssl-1.0.2g-build/openssl-build/lib
10、重新加载配置：ldconfig
11、测试：openssl version ，已经变成1.0.2g版本了
八、准备openssl-target
1、同样是再次解压openssl源码包，这次解压的源码包用来交叉编译给target-python使用的：tar -xzvf openssl-1.0.2g.tar.gz
2、更改名字：mv openssl-1.0.2g openssl-1.0.2g-target
3、cd openssl-1.0.2g-target
4、设置编译环境：./config no-asm --shared --cross-compile-prefix=arm-buildroot-linux-gnueabihf- --prefix=/home/openssl-1.0.2g-target/openssl-target
解释： no-asm ：加上 no-asm 表示不使用汇编代码加速编译，不然会报错
--cross-compile： 指定交叉编译链的前缀，这样在交叉编译openssl就会使用我们的交叉编译链进行交叉编译了
--prefix: 已经是交叉编译后的路径
5、在编译后生成的Makefile中有两处是 -m64 的标记要删除，因为交叉编译后是在32位的板子上运行，所以这一步也要改：sed -i 's/-m64//' Makefile
6、执行编译安装：make && make install
目前我们就把openssl-build和openssl-target都准备好了
九、准备zlib-build
1、解压源码包：unzip zlib1211.zip
2、改名：mv zlib-1.2.11 zlib-1.2.11-build
3、cd zlib-1.2.11-build
4、设置编译环境：./configure --prefix=/home/zlib-1.2.11-build/zlib-build
5、执行编译安装：make && make install
十、准备zlib-target
1、解压源码包：unzip zlib1211.zip
2、改名：mv zlib-1.2.11 zlib-1.2.11-target
3、cd zlib-1.2.11-target
4、设置交叉编译器：export CC=arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc 通过export 设置的环境变量都是临时一次性的，当shell窗口关闭了就失效了
5、设置编译环境：./configure --prefix=/home/zlib-1.2.11-target/zlib-target --enable-shared
6、执行编译安装：make && make install
目前我们也已经包zlib-build和zlib-target准备好了
十一、准备ctypes-build
这一步已经在准备工作中做了：sudo apt-get install libffi-dev
十二、准备ctypes-target
1、解压源码包：tar -xzvf libffi-3.2.1.tar.gz
2、改名：mv libffi-3.2.1 libffi-3.2.1-target
3、cd libffi-3.2.1-target
4、设置交叉编译器：export CC=arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc 如果这一步在准备zlib-target没有关闭shell窗口的时候，可以不用设置，因为已经设置过了，但是如果关了窗口就要重新设置了
5、设置编译环境：./configure CC=arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc --host=arm-buildroot-linux-gnueabihf --build=x86_64-linux-gnu target=arm-buildroot-linux-gnueabihf --enable-shared --prefix=/home/libffi-3.2.1-target/libffi-target
6、执行编译安装：make && make install
目前ctypes-build和ctypes-target也准备好了
十三、编译python-build
1、解压源码：tar xvf Python-3.5.2.tgz
2、改名：mv Python-3.5.2 python-3.5.2-build
3、cd /home/python-3.5.2-build
4、修改 Modules/Setup.dist文件：vim Modules/Setup.dist
5、将之前设置的交叉编译器改为默认的编译器：export CC= 这里=后面什么都不赋值就表示设置为空，这样就会去找默认的gcc了
6、设置编译环境，./configure --prefix=/home/python-build --without-ensurepip
7、执行安装编译：make && make install
8、cd /home/python-build/bin
9、下载pip文件：curl https://bootstrap.pypa.io/pip/3.5/get-pip.py -o get-pip.py -k
10、安装pip: ./python3 get-pip.py
11、将该python-build添加到环境变量，设置为build主机上默认的python: export PATH=/home/python-build/bin:$PATH
12、安装Cython: pip3 install Cython
13、测试：python3