基于國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)對(duì)開(kāi)源軟件編譯方法的研究與應(yīng)用

李森　劉先群

關(guān)鍵詞：開(kāi)源軟件；編譯安裝；軟件包構(gòu)建方法；信創(chuàng)終端；國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)

中圖法分類號(hào)：TP316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來(lái)，信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新（以下簡(jiǎn)稱“信創(chuàng)”）產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。然而，在推進(jìn)信創(chuàng)工作中卻發(fā)現(xiàn)廣大用戶以國(guó)產(chǎn)軟件的生態(tài)系統(tǒng)不完善、應(yīng)用程序不豐富、缺乏相應(yīng)的軟件體系和軟件工程方法等為由而放棄使用。誠(chéng)然，目前信創(chuàng)平臺(tái)的生態(tài)產(chǎn)品不夠豐富，尚未形成以操作系統(tǒng)為核心的軟件生態(tài)，部分Windows平臺(tái)常用或好用的軟件無(wú)法找到替代方案，軟件數(shù)量匱乏、功能缺少、操作體驗(yàn)差等因素也降低了用戶對(duì)信創(chuàng)終端的使用信心。

開(kāi)源軟件，即一種版權(quán)持有人向公眾公開(kāi)軟件源代碼，并允許公眾下載、編譯的軟件。國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)基于開(kāi)源Linux內(nèi)核研發(fā)，開(kāi)源軟件是國(guó)產(chǎn)軟件發(fā)展的基礎(chǔ)。開(kāi)源軟件在整個(gè)軟件行業(yè)中占有重要地位，其開(kāi)發(fā)模式成為技術(shù)創(chuàng)新和推動(dòng)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方式。引入主流Linux社區(qū)的開(kāi)源軟件生態(tài)能很好地增添當(dāng)下國(guó)產(chǎn)軟件生態(tài)的多樣性，豐富用戶的信創(chuàng)終端使用體驗(yàn)，軟件業(yè)的發(fā)展也為國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)性的技術(shù)支持。

本文通過(guò)對(duì)優(yōu)質(zhì)的開(kāi)源軟件進(jìn)行重新編譯、部署安裝，首創(chuàng)了一套基于開(kāi)源軟件在國(guó)產(chǎn)化平臺(tái)上編譯安裝的方法。該方法基于Linux與國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的特性進(jìn)行編制，采用一站化的方式對(duì)開(kāi)源軟件的二進(jìn)制包執(zhí)行軟件包構(gòu)建，降低用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)成本，快速上手感受豐富的開(kāi)源軟件生態(tài)。該方法能夠快速有效地豐富信創(chuàng)軟件生態(tài)產(chǎn)品，促進(jìn)信創(chuàng)軟件從“可用”到“好用”的轉(zhuǎn)變。

1開(kāi)源軟件的編譯與運(yùn)行

開(kāi)源軟件在Linux系統(tǒng)上的運(yùn)行離不開(kāi)編譯，用戶自行按照軟件作者提供的編譯指引將軟件的源碼包編譯為二進(jìn)制包，從而完成編譯到運(yùn)行。國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)在開(kāi)源Linux內(nèi)核的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)，繼而可從Linux上的編譯方法引申出國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)上的編譯方法。下文將介紹開(kāi)源軟件中的源碼包與二進(jìn)制包關(guān)系以及3種主流編程語(yǔ)言的編譯方法，為后續(xù)軟件包部署方法打下基礎(chǔ)。

1.1源碼包與二進(jìn)制包

源碼包就是一大堆源代碼程序，是由程序員按照特定的格式和語(yǔ)法編寫出來(lái)的。計(jì)算機(jī)只能識(shí)別機(jī)器語(yǔ)言，即二進(jìn)制語(yǔ)言，所以源碼包的安裝需要一名“翻譯官”將“abcd”翻譯成二進(jìn)制語(yǔ)言，這名“翻譯官”通常被稱為編譯器。常規(guī)的開(kāi)源軟件發(fā)行版中的源碼包文件名都帶有src，并且是gz等壓縮包格式。

所謂二進(jìn)制包，是指源碼包經(jīng)過(guò)成功編譯成二進(jìn)制字節(jié)碼之后產(chǎn)生的文件集。只需下載和解包（安裝）它們之后，就可立即使用。軟件包的內(nèi)容是01二進(jìn)制代碼（通常以16進(jìn)制顯示），即這些文件是計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別的（計(jì)算機(jī)只能識(shí)別處理01二進(jìn)制）。

各種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的編譯器或者解釋器都無(wú)法做到同源異構(gòu)，但是二進(jìn)制包能夠做到一處編譯各處運(yùn)行。二進(jìn)制包通過(guò)編譯完成后的可執(zhí)行文件運(yùn)行，開(kāi)源作者一般提供的二進(jìn)制包后綴為tar.gz，tgz等，有時(shí)會(huì)帶有版本號(hào)、適應(yīng)平臺(tái)、適應(yīng)的硬件類型等，例如eclipse-jee-2022-03-R-linux-gtk-aarch64.tar.gz。

而二進(jìn)制包的表現(xiàn)形式有2種，1種是上文提到的gz后綴的壓縮包形式，另1種則是基于前種形式構(gòu)建而成的軟件包形式，例如rpm和dpkg。

1.2不同開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的編譯方式

1.2.1 Java

通常而言，在開(kāi)發(fā)Java應(yīng)用時(shí)，先使用Java編譯器把Java源代碼（.java）文件編譯為字節(jié)代碼（.class文件），可以說(shuō)Java程序是由若干個(gè).class文件組成的。因此，從源碼包到可運(yùn)行JAR包，其實(shí)就已經(jīng)完成了編譯過(guò)程。

以下為開(kāi)源軟件創(chuàng)建可運(yùn)行JAR文件包的幾種常見(jiàn)的方式。

（1）使用IDE（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）進(jìn)行創(chuàng)建。Java語(yǔ)言知名的IDE均內(nèi)置了創(chuàng)建可運(yùn)行JAR文件包的功能，例如Eclipse，IntelliJ IDEA等。

（2）使用MVN命令進(jìn)行構(gòu)建。當(dāng)下較多的Java開(kāi)源項(xiàng)目都使用了Maven這個(gè)跨平臺(tái)的項(xiàng)目管理工具，Maven項(xiàng)目的標(biāo)志性在于根目錄下會(huì)存放1個(gè)pom.xml文件。

（3）使用開(kāi)發(fā)者文檔中推薦的創(chuàng)建方式。有些開(kāi)發(fā)者會(huì)有符合自己開(kāi)發(fā)習(xí)慣的創(chuàng)建方法，建議參照?qǐng)?zhí)行。

（4）也可使用命令jar cvfm test.jar manifest.mf test構(gòu)建，manifest.mf即為Java程序的一種配置文件。不過(guò)，這種方式較為煩瑣，不推薦使用。

1.2.2 Python

使用Python語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的開(kāi)源軟件，其編譯安裝的核心在于Python環(huán)境的搭建，而Java，Python軟件的依賴包均需要手動(dòng)安裝。部分Python開(kāi)源軟件也會(huì)提供一個(gè)requirements.txt來(lái)指導(dǎo)用戶安裝所需的依賴包。由于其開(kāi)發(fā)規(guī)則與用途的多元性，導(dǎo)致編譯安裝方式繁多。但也存在較多的Python開(kāi)源項(xiàng)目源碼包中配置好了可直接運(yùn)行的主方法或可執(zhí)行文件，一般在源碼包的根目錄下。當(dāng)然，這種形式并非完全不需要編譯安裝，運(yùn)行時(shí)還是會(huì)受到依賴缺失或沖突的影響報(bào)錯(cuò)。不過(guò)，這種方式可以配合Pylnstaller工具，實(shí)現(xiàn)重編譯輕安裝，幾乎無(wú)需將編譯安裝留給用戶。

Pylnstaller主要的功能是將.py文件打包為二進(jìn)制字節(jié)碼的可執(zhí)行文件，只要編譯安裝的環(huán)境依賴正常并能成功執(zhí)行Python開(kāi)源軟件，那么使用該工具生成的可執(zhí)行文件則能做到處處運(yùn)行，無(wú)需額外安裝依賴。Pylnstaller推薦使用將所有相關(guān)文件打包成一個(gè)可執(zhí)行文件的方式，命令參考如下：

pyinstaller-F目標(biāo)文件.py

1.2.3 C/C++

使用C/C++開(kāi)發(fā)的開(kāi)源軟件，不僅需要C/C++依賴環(huán)境的搭建，還需根據(jù)軟件作者的指引進(jìn)行編譯。C/C++開(kāi)源軟件最基本的編譯安裝方法就是使用Makefile，軟件作者通常會(huì)自己編寫一份Makefile來(lái)指導(dǎo)make的編譯，在軟件根目錄輸入以下基本的編譯命令即可：

./configure&&make

#注意這些命令大多需要獲取root權(quán)限

在./configure那一步就會(huì)告知環(huán)境里是否缺少必要依賴，若依賴滿足，執(zhí)行make后通常會(huì)在軟件根目錄下生成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制可執(zhí)行文件。這一整個(gè)過(guò)程就相當(dāng)于從源碼包到二進(jìn)制包的轉(zhuǎn)換。

目前主流的編譯工具基于make，但是需要安裝不同的依賴，執(zhí)行命令和方式也有所改變，本文主要介紹qmake和cmake。

（1）qmake需要完整的安裝qtbase系列的依賴包，使用qmake編譯的軟件通常其作者會(huì)有特別說(shuō)明，或者是查看軟件根目錄中是否存在.pro后綴的文件。大致的編譯流程命令如下（根據(jù)軟件的不同可能會(huì)有所變化）：

qmake該軟件的.pro&&make

（2） cmake需要安裝cmake軟件包。同qmake，可以通過(guò)查看軟件根目錄中是否存在CMakeLists.txt的文件來(lái)識(shí)別是否使用cmake編譯。大致的編譯流程命令如下：

mkdir build&&cd build

cmake..

之后編譯安裝生成的二進(jìn)制可執(zhí)行文件以及相關(guān)文件都會(huì)在build目錄下。

2開(kāi)源軟件打包方法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于Debian

Linux的軟件包構(gòu)建（打包）方法本質(zhì)上就是將二進(jìn)制包構(gòu)建成軟件包，方便用戶安裝和使用。上文已闡述了Java，Python和C/C++這3種常見(jiàn)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言編譯生成二進(jìn)制包的方法，然而不同語(yǔ)言編譯生成的二進(jìn)制包，該如何構(gòu)建并方便用戶安裝和使用的軟件包？下文通過(guò)對(duì)Debian Linux以及國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)的打包方法進(jìn)行分析之后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套通用的打包方法。

2.1軟件包部署方式

國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)其軟件部署方式也是源于Linux平臺(tái)下的軟件部署方式。該方式主要通過(guò)軟件包管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有代表性的2類包管理系統(tǒng)為rpm（RedHat Package Manager）和dpkg （DebianPackager）。dpkg是Debian Linux操作系統(tǒng)使用的軟件包管理系統(tǒng)，其文件后綴為.deb，通過(guò)apt工具安裝，其中統(tǒng)信桌面操作系統(tǒng)、銀河麒麟桌面操作系統(tǒng)V10均是采用dpkg來(lái)進(jìn)行軟件部署。

2.2 Debian Linux的打包方法

（1）構(gòu)建打包目錄。

構(gòu)建1個(gè)用于存放打包文件的臨時(shí)文件夾，文件夾命名為應(yīng)用名稱，以下是打包目錄的結(jié)構(gòu)：

DEBIAN文件夾中存放的是應(yīng)用的描述性文件，如control， rules， changelog， install， copyright。/opt/apps/com.apps.demo文件夾中存放的是應(yīng)用相關(guān)的文件。例如，子目錄entries/applications下存放的是應(yīng)用的桌面啟動(dòng)器文件（類Windows下的快捷方式），entries/icons下存放的是應(yīng)用的圖標(biāo)，entries/files下存放的則是應(yīng)用的二進(jìn)制包。

（2）修改control，rules，install等描述性文件。

control文件記錄了軟件的相關(guān)信息，rules文件指定了軟件的安裝規(guī)則，install文件指定了軟件安裝的目的路徑。

（3）創(chuàng)建.desktop文件（桌面啟動(dòng)器）。

語(yǔ)法解釋如下：

[Desktop Entry] #文件頭

Name #英文名稱

Comment #軟件英文注解

Exec #軟件運(yùn)行文件絕對(duì)路徑

Icon #圖標(biāo)名

Terminal #是否使用終端

Type #啟動(dòng)器類型

Categories #應(yīng)用類型

（4）放人源文件與圖標(biāo)文件。

將矢量圖格式（后綴名為SVG）的圖標(biāo)文件放入打包目錄下的/us r/share/ic ons/hic olor/sc alable/apps，若是其他格式（如PNG格式），則需要放入打包目錄下的/usr/share/icons/hicolor/128×128/apps，其中128×128為圖標(biāo)文件的分辨率。

軟件的源文件則需要解壓后，將所有文件放人打包目錄下的/opt/apps/軟件名稱／目錄。

（5）構(gòu)建deb包并驗(yàn)證安裝。

使用命令dpkg-deb--build“構(gòu)建的打包目錄”，來(lái)構(gòu)建deb軟件包。構(gòu)建成功后，使用sudo dpkg-i對(duì)該軟件包.deb進(jìn)行驗(yàn)證安裝，看軟件包是否可以在啟動(dòng)器上顯示圖標(biāo)，正常運(yùn)行即可。

2.3國(guó)產(chǎn)桌面操作系統(tǒng)打包方法異同

2.3.1統(tǒng)信桌面操作系統(tǒng)V20（UOS）

UOS的打包目錄與Debian Linux的區(qū)別主要在于根目錄中多出了1個(gè)info文件，其作用是應(yīng)用的描述文件，使用json格式，info內(nèi)容如下：

2.3.2銀河麒麟桌面操作系統(tǒng)V20（Kylin）

Kylin的打包方法與Debian Linux基本一致，打包目錄結(jié)構(gòu)差異不大，主要的改動(dòng)在于補(bǔ)齊了桌面啟動(dòng)器.desktop文件中的軟件中文注解，具體如下：

[Desktop Entry]

#文件頭

Name #英文名稱

Name[zh_CN] #中文名稱

Comment #軟件英文注解

Comment[zh_CN]#軟件中文注解

Exec #軟件運(yùn)行文件絕對(duì)路徑

Icon #圖標(biāo)名

Terminal #是否使用終端

Type #啟動(dòng)器類型

Categories #應(yīng)用類型

2.3.3打包方法異同分析

由上文可知，統(tǒng)信UOS打包方法相較于Debian Linux與麒麟Kylin，最大的差異在于取消了打包目錄下的/usr/share/目錄，軟件的icons圖標(biāo)文件以及桌面啟動(dòng)器.desktop文件均放人打包目錄下的/opt/apps/軟件包名／。UOS官方的說(shuō)明為軟件包不允許直接向$ HOME目錄直接寫入文件，后期系統(tǒng)將會(huì)使用沙箱技術(shù)重新定向$ HOME，任何依賴該特性的行為都可能失效。

統(tǒng)信UOS強(qiáng)調(diào)自己獨(dú)特的生態(tài)建立，而麒麟Kylin選擇的是擁抱Debian Linux，以尋求更廣泛的軟件適用性。

2.4國(guó)產(chǎn)桌面操作系統(tǒng)通用打包方法設(shè)計(jì)

（1）主要改動(dòng)點(diǎn)。

基于國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)通用打包方法的設(shè)計(jì)，可以讓開(kāi)源軟件在任意的國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)甚至Debian Linux上都能完成打包并正常運(yùn)行。

首先，結(jié)合二者的差異點(diǎn)，保留打包目錄下的／usr/share目錄，將桌面啟動(dòng)器文件.desktop分別放入／usr/share/applications/，/opt/apps/軟件名稱/entries/applications這2個(gè)目錄下，保證兼容兩家的桌面啟動(dòng)器規(guī)則。其次，不新增打包目錄下的info文件，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在統(tǒng)信UOS上使用DEBAIN/control文件和桌面啟動(dòng)器.desktop文件可以滿足軟件信息的描述。最后，軟件的icons文件僅放人/opt/apps/軟件名稱／entries/icons目錄，在桌面啟動(dòng)器.desktop文件中指向?qū)?yīng)圖標(biāo)即可，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這種方式在麒麟Kylin上得到了很好的表現(xiàn)，圖標(biāo)可以正常展示。

（2）打包目錄調(diào)整。

改動(dòng)后的打包目錄如下：

（3）一站式打包腳本設(shè)計(jì)。

以知名的開(kāi)源性能測(cè)試工具軟件——Jmeter為例，完整的打包腳本設(shè)計(jì)如下：

#！ /bin/sh

#包名--也是相對(duì)文件的目錄名

dpkg-deb--build $ APPDIR

#刪除臨時(shí)文件夾

rm-rf $ APPDIR

2.5打包過(guò)程與結(jié)果展示

本次打包實(shí)驗(yàn)均在國(guó)產(chǎn)桌面整機(jī)上完成，仍以JMeter為例，具體配置信息如表1所列。

（1）將腳本與軟件文件夾放在同級(jí)目錄下，修改軟件文件夾名稱為包名（或其他名稱與腳本內(nèi)一致即可），然后執(zhí)行腳本。具體如1所示。

（2）打好的deb包在統(tǒng)信桌面操作系統(tǒng)V20、銀河麒麟桌面操作系統(tǒng)Vl0下均能正常安裝，軟件運(yùn)行與使用體驗(yàn)與二進(jìn)制包的原生版本一致。具體如圖2、圖3、圖4所示。

3結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)不同開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的開(kāi)源軟件在國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)上的編譯進(jìn)行了歸納分析，并對(duì)不同國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)上的打包方式進(jìn)行了總結(jié)分析，得出一套通用的打包方法，填補(bǔ)了這方面的空白。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看到，同一個(gè)安裝包即可在不同的國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)上完成安裝，使用體驗(yàn)良好。通過(guò)提升開(kāi)源軟件編譯安裝部署的便利性，有助于推廣信創(chuàng)生態(tài)和提升信創(chuàng)生態(tài)的用戶黏性，更能加快國(guó)產(chǎn)軟件行業(yè)的適配與發(fā)展。

本文的不足在于沒(méi)能研究得出編譯到部署安裝的一套方法，開(kāi)源軟件的編譯過(guò)程仍需要一定的Linux知識(shí)以及編程能力。展望未來(lái)，希望更多的開(kāi)源軟件能夠擁抱信創(chuàng)生態(tài)，為國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)進(jìn)行適配，降低用戶的使用門檻、豐富信創(chuàng)軟件生態(tài)。

作者簡(jiǎn)介：

李森（1981—），碩士，高級(jí)工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)安全。

劉先群（1988—），本科，研究方向：軟件編程和軟件測(cè)試。