通过vcpkg交叉编译grpc：构建Arm64平台的Docker化开发环境

一、引言

在现代软件开发中，交叉编译是构建跨平台应用程序的关键技术。本文将详细介绍如何使用Docker容器和vcpkg包管理器为Arm64架构交叉编译gRPC库。这种方法特别适用于需要在x86开发机上为ARM服务器或嵌入式设备构建高性能RPC服务的场景。

二、配置Docker交叉编译环境

2.1、基础环境工具安装

（1）环境准备

我们首先基于Ubuntu 22.04创建一个Docker镜像，其中包含了所有必要的工具链和依赖项：

FROM ubuntu:22.04# 修改源为国内镜像加速下载
RUN sed -i 's/archive.ubuntu.com/mirrors.ustc.edu.cn/g' /etc/apt/sources.list# 设置非交互模式避免安装过程中的提示
ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

（2）基础工具安装

安装编译和开发所需的基础工具：

RUN apt-get update && \apt-get install -y sudo pkg-config git vim wget curl tar zip unzip bzip2 \net-tools gcc g++ gdb make ninja-build rsync cmake

2.2、配置交叉编译工具链

（1）安装Arm64交叉编译工具链

我们使用Bootlin提供的预编译工具链。注意目标环境的glibc版本，glibc版本可以通过ldd --version查看。

RUN cd /tmp && \wget "https://toolchains.bootlin.com/downloads/releases/toolchains/aarch64/tarballs/aarch64--glibc--stable-2020.08-1.tar.bz2" && \mkdir -p /opt/toolchain && \tar -jxvf /tmp/aarch64--glibc--stable-2020.08-1.tar.bz2 -C /opt/toolchain && \rm /tmp/aarch64--glibc--stable-2020.08-1.tar.bz2# 设置工具链环境变量
ENV TOOLCHAIN_PATH="/opt/toolchain/aarch64--glibc--stable-2020.08-1/bin"
ENV PATH="${TOOLCHAIN_PATH}:${PATH}"# 验证工具链
RUN aarch64-linux-gcc --version

（2）创建CMake工具链文件

为了让CMake正确识别交叉编译环境，我们需要创建交叉编译工具链文件aarch64-toolchain.cmake：

RUN echo 'set(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)' > /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR aarch64)' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_CROSSCOMPILING ON)' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_C_COMPILER "/opt/toolchain/aarch64--glibc--stable-2020.08-1/bin/aarch64-linux-gcc")' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_CXX_COMPILER "/opt/toolchain/aarch64--glibc--stable-2020.08-1/bin/aarch64-linux-g++")' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_SYSROOT "/opt/toolchain/aarch64--glibc--stable-2020.08-1/aarch64-buildroot-linux-gnu/sysroot")' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake && \echo 'set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PACKAGE ONLY)' >> /opt/aarch64-toolchain.cmake

2.3、配置vcpkg

（1）安装vcpkg

vcpkg是微软开发的C++包管理器，可以简化依赖管理：

# 克隆并初始化vcpkg
RUN git clone https://github.com/microsoft/vcpkg /opt/vcpkg && \/opt/vcpkg/bootstrap-vcpkg.sh

（2）配置vcpkg的Arm64 triplet文件

我们需要为vcpkg创建自定义的triplet文件triplets/aarch64-linux.cmake来支持Arm64交叉编译：

RUN echo 'set(VCPKG_TARGET_ARCHITECTURE arm64)' >> /opt/vcpkg/triplets/aarch64-linux.cmake && \echo 'set(VCPKG_CRT_LINKAGE dynamic)' >> /opt/vcpkg/triplets/aarch64-linux.cmake && \echo 'set(VCPKG_LIBRARY_LINKAGE static)' >> /opt/vcpkg/triplets/aarch64-linux.cmake && \echo 'set(VCPKG_CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)' >> /opt/vcpkg/triplets/aarch64-linux.cmake && \echo 'set(VCPKG_CHAINLOAD_TOOLCHAIN_FILE "/opt/aarch64-toolchain.cmake")' >> /opt/vcpkg/triplets/aarch64-linux.cmake

2.4、安装gRPC

使用vcpkg安装ARM64版本的gRPC库：

RUN /opt/vcpkg/vcpkg install grpc:aarch64-linux --host-triplet=x64-linux

2.5、配置SSH服务（可选）

为了方便开发，我们可以配置SSH服务：

RUN apt-get update && \apt-get install -y openssh-server && \mkdir /var/run/sshd && \sed -ri 's/#PermitRootLogin prohibit-password/PermitRootLogin yes/g' /etc/ssh/sshd_config && \sed -ri 's/UsePAM yes/#UsePAM yes/g' /etc/ssh/sshd_config && \echo 'PasswordAuthentication yes' >> /etc/ssh/sshd_config && \echo 'root:123' | chpasswd

三、构建和运行容器

完成Dockerfile编写后，可以使用以下命令构建和运行容器：

sudo docker build --network=host -f Dockerfile -t cross-dev:1.0.0 .
sudo docker run --restart=always -p 22001:22 -v ~/works:/root -d cross-dev:1.0.0

四、构建grpc应用程序

1. 在CMakeLists.txt中包含交叉编译工具链。

cmake_minimum_required(VERSION 3.18)
project(arm_demo)# 包含交叉编译工具链
include(/opt/aarch64-toolchain.cmake)find_package(gRPC CONFIG REQUIRED)
add_executable(arm_demo main.cpp)
target_link_libraries(${target_name} PRIVATE gRPC::grpc gRPC::grpc++)

2. 在CMakePresets.json文件的cacheVariables中配置vcpkg工具链：

{"version": 4,"cmakeMinimumRequired": {"major": 3,"minor": 19,"patch": 0},"configurePresets": [{"name": "linux-x64-base","hidden": true,"description": "面向适用于 Linux 的远程 Linux 系统。","generator": "Ninja","binaryDir": "${sourceDir}/out/build/${presetName}","architecture": {"value": "x64","strategy": "external"},"cacheVariables": {"CMAKE_INSTALL_PREFIX": "${sourceDir}/out/install/${presetName}"},"vendor": {"microsoft.com/VisualStudioSettings/CMake/1.0": { "hostOS": [ "Linux" ] },"microsoft.com/VisualStudioRemoteSettings/CMake/1.0": { "sourceDir": "$env{HOME}/$ms{projectDirName}" }}},{"name": "aarch64-Release","inherits": "linux-x64-base","cacheVariables": {"CMAKE_BUILD_TYPE": "Release","VCPKG_TARGET_TRIPLET": "aarch64-linux","CMAKE_TOOLCHAIN_FILE": "/opt/vcpkg/scripts/buildsystems/vcpkg.cmake"}}]
}

五、总结

通过本文介绍的方法，我们成功创建了一个包含完整ARM64交叉编译环境的Docker容器，并使用vcpkg安装了gRPC库。这种方法具有以下优势：

1. 环境隔离​​：Docker容器提供了干净、一致的开发环境；
2. 可重复性​​：Dockerfile确保每次构建都能得到相同的结果；
3. 跨平台​​：可以在任何支持Docker的主机上为ARM64架构构建应用；
4. 依赖管理​​：vcpkg简化了复杂依赖关系的管理。
   这种技术栈特别适合需要在x86开发机上为ARM服务器或嵌入式设备开发gRPC服务的场景，大大提高了开发效率和部署便利性。