# Cross-Compilation: Brücken bauen zwischen den Architekturen

TL;DR / Management Summary Wer Software für IoT-Gateways (ARM), Raspberry Pis oder Cloud-Server (AWS Graviton) entwickelt, will nicht auf dieser oft schwächeren Hardware kompilieren. Cross-Compilation erlaubt es, auf einem leistungsstarken x86_64-Build-Server Binaries für andere Architekturen zu erstellen. Wir nutzen hierfür QEMU-User-Emulation und spezialisierte Toolchains in Arch und Alpine. Ziel ist es, die Build-Zeit von Stunden auf Sekunden zu reduzieren.

# 1. Einführung & Architektur

Bauen für die Fremde.

Es gibt zwei Wege der Cross-Kompilation:

1. Native Cross-Compiler: Ein Compiler (z.B. aarch64-linux-gnu-gcc), der auf x86 läuft, aber ARM-Code ausgibt.
2. Emulation (QEMU): Das System emuliert eine vollständige ARM-Umgebung, in der der normale Compiler läuft.

# Der Cross-Build Workflow (Mermaid)

graph TD
    A[Build Host: x86_64] --> B{Strategy Choice}
    B -->|Option 1| C[Native Toolchain: aarch64-gcc]
    B -->|Option 2| D[QEMU + binfmt_misc]
    C --> E[Binary: ARM64]
    D --> E
    E --> F[Target Device: Edge Gateway / Cloud ARM]
    subgraph "Infrastructure"
        D --- G[qemu-user-static]
    end

# 2. Emulation mit QEMU (Der einfache Weg)

Container für andere Welten.

Dank binfmt_misc kann der Linux-Kernel fremde Binaries erkennen und automatisch via QEMU ausführen.

# Einrichtung unter Arch Linux

sudo pacman -S qemu-user-static qemu-user-static-binfmt
# Jetzt können Sie ARM-Container direkt starten:
docker run --rm -it arm64v8/alpine uname -m
# Output: aarch64

# 3. Native Cross-Compilation (Der schnelle Weg)

Sprachen mit integriertem Support.

Moderne Sprachen wie Go und Rust machen Cross-Kompilation extrem einfach, da sie keine externe Toolchain brauchen.

# Beispiel: Go (von x86 zu ARM64)

# Keine Installation nötig, nur Umgebungsvariablen setzen
GOOS=linux GOARCH=arm64 go build -o myapp-arm64 main.go

# Beispiel: Rust

# Target hinzufügen
rustup target add aarch64-unknown-linux-musl
# Bauen
cargo build --target aarch64-unknown-linux-musl

# 4. Day-2 Operations: Multi-Arch Docker Images

Ein Tag für alle.

Nutzen Sie Docker Buildx, um Images für mehrere Architekturen gleichzeitig zu bauen und in eine Registry zu pushen.

docker buildx create --use
docker buildx build --platform linux/amd64,linux/arm64 -t myrepo/myapp:latest --push .

# 5. Troubleshooting & “War Stories”

Wenn der Linker scheitert.

# Story 1: “Die fehlenden Header”

Symptom: Der Cross-Compiler bricht ab mit fatal error: stdio.h: No such file or directory. Ursache: Sie haben zwar den Compiler (z.B. aarch64-gcc), aber nicht die passenden System-Header und Libraries für die Ziel-Architektur installiert. Lösung: Nutzen Sie unter Arch das AUR, um aarch64-linux-gnu-glibc zu installieren, oder nutzen Sie die Emulations-Methode (Punkt 2), da dort der Container das komplette Root-FS der Ziel-Plattform mitbringt.

# Story 2: “Segmentation Fault auf dem Zielgerät”

Symptom: Das Programm kompiliert fehlerfrei auf dem x86-Server, stürzt aber auf dem Raspberry Pi sofort mit Illegal Instruction ab. Ursache: Das Binary wurde für eine zu neue CPU-Revision (z.B. ARMv8.2) kompiliert, der Pi kann aber nur ARMv8. Lösung: Setzen Sie die Ziel-CPU Architektur explizit im Compiler-Flag fest: -march=armv8-a.

# 6. Fazit & Empfehlung

• Wahl: Nutzen Sie Go oder Rust, wenn Sie oft Cross-compilieren müssen. Es ist deutlich weniger schmerzhaft als C/C++.
• Performance: Nutzen Sie native Cross-Compiler für große Projekte. Emulation via QEMU ist ca. 10x langsamer.
• Wartung: Testen Sie die fertigen Binaries immer in einer kleinen Test-VM der Ziel-Architektur (via QEMU), bevor Sie sie an hunderte Edge-Devices ausrollen.

# Anhang: Cheatsheet