Xmake v2.6.6 发布，分布式编译和缓存支持

2022-05-26 發表於 开源资讯

Xmake 是一个基于 Lua 的轻量级跨平台构建工具。

它非常的轻量，没有任何依赖，因为它内置了 Lua 运行时。

它使用 xmake.lua 维护项目构建，相比 makefile/CMakeLists.txt，配置语法更加简洁直观，对新手非常友好，短时间内就能快速入门，能够让用户把更多的精力集中在实际的项目开发上。

我们能够使用它像 Make/Ninja 那样可以直接编译项目，也可以像 CMake/Meson 那样生成工程文件，另外它还有内置的包管理系统来帮助用户解决 C/C++ 依赖库的集成使用问题。

目前，Xmake 主要用于 C/C++ 项目的构建，但是同时也支持其他 native 语言的构建，可以实现跟 C/C++ 进行混合编译，同时编译速度也是非常的快，可以跟 Ninja 持平。

Xmake = Build backend + Project Generator + Package Manager + [Remote|Distributed] Build + Cache

尽管不是很准确，但我们还是可以把 Xmake 按下面的方式来理解：

Xmake ~= Make/Ninja + CMake/Meson + Vcpkg/Conan + distcc + ccache/sccache
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新特性介绍

这个版本，我们增加了大量的重量级新特性：

  • 分布式编译支持
  • 内置本地编译缓存
  • 远程编译缓存支持

通过这些特性，我们可以更加快速地编译大型 C/C++ 项目。另外，它们完全是跨平台的，不仅支持 gcc/clang 也支持 msvc，而且除了编译器无任何第三方依赖，使用也非常方便。

因此，使用了 Xmake，就等于同时使用了 distcc/ccache/sccache。

相比这些第三方的工具，Xmake 完全支持 Windows 和 msvc，在消除了平台差异性的同事，也省去了独立进程调用，以及额外的守护进程带来的开销。

除了这些特性之外，新版本 Xmake 还新增 Keil/c51 项目的编译支持，以及对 nvidia-hpc-sdk 工具链中的 nvc/nvc++/nvfortran 编译器的支持。

远程编译支持用户认证

上个版本我们已经初步支持了远程编译，但是没有提供用户认证支持，这会带来一些安全性问题，因此这个版本，我们新增了用户认证支持。

目前，Xmake 主要提供以下几种认证机制，另外，它对分布式编译和远程缓存也同样生效。

  1. Token 认证
  2. 密码认证
  3. 可信主机验证

Token 认证

这也是我们默认推荐的方式，更加安全，配置和连接也更加方便，每次连接也不用输入密码。

我们在执行 xmake service 命令时候，默认就会生成一个服务端和客户端的配置文件，并且自动生成一个默认的 token，因此本地直连是不需要任何配置的。

服务端认证配置

服务端可以配置多个 token 用于对不同用户主机进行授权连接，当然也可以共用一个 token。

$ cat ~/.xmake/service/server.conf
{
known_hosts = { },
logfile = "/Users/ruki/.xmake/service/server/logs.txt",
remote_build = {
listen = "0.0.0.0:9691",
workdir = "/Users/ruki/.xmake/service/server/remote_build"
},
tokens = {
"e438d816c95958667747c318f1532c0f"
}
}

客户端认证配置

客户端只需要添加服务器上的 token 到对应的客户端配置中即可。

$ cat ~/.xmake/service/client.conf
{
remote_build = {
connect = "127.0.0.1:9691",
token = "e438d816c95958667747c318f1532c0f"
}
}

手动生成新 token

我们也可以执行下面的命令，手动生成一个新的 token，自己添加到服务器配置中。

$ xmake service --gen-token
New token a7b9fc2d3bfca1472aabc38bb5f5d612 is generated!

密码认证

我们也提供密码认证的授权模式，相比 token 认证，它需要用户每次连接的时候，输入密码，验证通过后，才能连接上。

服务端认证配置

密码认证，我们不需要手动配置 token，只需要执行下面的命令，添加用户就行了，添加过程中，会提示用户输入密码。

$ xmake service --add-user=ruki
Please input user ruki password:
123456
Add user ruki ok!

然后，xmake 就会通过用户名，密码生成一个新的 token 添加到服务器配置的 token 列表中去。

$ cat ~/.xmake/service/server.conf
{
known_hosts = { },
logfile = "/Users/ruki/.xmake/service/server/logs.txt",
remote_build = {
listen = "0.0.0.0:9691",
workdir = "/Users/ruki/.xmake/service/server/remote_build"
},
tokens = {
"e438d816c95958667747c318f1532c0f",
"7889e25402413e93fd37395a636bf942"
}
}

当然，我们也可以删除指定的用户和密码。

$xmake service --rm-user=ruki
Please input user ruki password:
123456
Remove user ruki ok!

客户端认证配置

对于客户端，我们不再需要设置服务器的 token 了，只需要在连接配置中，追加需要连接的用户名即可开启密码认证，格式：user@address:port

$ cat ~/.xmake/service/client.conf
{
remote_build = {
connect = "[email protected]:9691"
}
}

!> 如果去掉用户名，也没配置 token，那就是匿名模式，如果服务器也没配置 token，就是完全禁用认证，直接连接。

可信主机验证

另外，为了更进一步提高安全性，我们还提供了服务端可信主机验证，如果在服务器配置的 known_hosts 列表中，配置了可以连接的客户端主机 ip 地址， 那么只有这些主机可以成功连接上这台服务器，其他主机对它的连接都会被提示为不可信而拒绝连接，即使 token 和密码认证都没问题也不行。

$ cat ~/.xmake/service/server.conf
{
logfile = "/Users/ruki/.xmake/service/logs.txt",
server = {
tokens = {
"4b928c7563a0cba10ff4c3f5ca0c8e24"
},
known_hosts = { "127.0.0.1", "xx.xx.xx.xx"}
}
}

连接远程的服务器

接下来，我们只需要进入需要远程编译的工程根目录，执行 xmake service --connect 命令，进行连接。

如果是 token 认证模式，那么不需要的额外的密码输入，直接连接。

$ xmake create test
$ cd test
$ xmake service --connect
<remote_build_client>: connect 192.168.56.110:9091 ..
<remote_build_client>: connected!
<remote_build_client>: sync files in 192.168.56.110:9091 ..
Scanning files ..
Comparing 3 files ..
[+]: src/main.cpp
[+]: .gitignore
[+]: xmake.lua
3 files has been changed!
Archiving files ..
Uploading files with 1372 bytes ..
<remote_build_client>: sync files ok!

如果是密码认证，那么会提示用户输入密码，才能继续连接。

$ xmake service --connect
Please input user root password:
000000
<remote_build_client>: connect 127.0.0.1:9691 ..
<remote_build_client>: connected!
<remote_build_client>: sync files in 127.0.0.1:9691 ..
Scanning files ..
Comparing 3 files ..
[+]: xmake.lua
[+]: .gitignore
[+]: src/main.cpp
3 files has been changed!
Archiving files ..
Uploading files with 1591 bytes ..
<remote_build_client>: sync files ok!

如果密码不对，就会提示错误。

$ xmake service --connect
Please input user root password:
123
<remote_build_client>: connect 127.0.0.1:9691 ..
<remote_build_client>: connect 127.0.0.1:9691 failed, user and password are incorrect!

分布式编译支持

Xmake 提供了内置的分布式编译服务，通常它可以跟 本地编译缓存，远程编译缓存 相互配合，实现最优的编译的加速。

另外，它是完全跨平台支持，我们不仅支持 gcc/clang，也能够很好地支持 Windows 和 msvc。

对于交叉编译，只要交叉工具链支持，我们不要求服务器的系统环境，即使混用 linux, macOS 和 Windows 的服务器资源，也可以很好的实现分布式编译。

开启服务

我们可以指定 --distcc 参数来开启分布式编译服务，当然如果不指定这个参数，xmake 会默认开启所有服务端配置的服务。

$ xmake service --distcc
<distcc_build_server>: listening 0.0.0.0:9093 ..

我们也可以开启服务的同时，回显详细日志信息。

$ xmake service --distcc -vD
<distcc_build_server>: listening 0.0.0.0:9093 ..

以 Daemon 模式开启服务

$ xmake service --distcc --start
$ xmake service --distcc --restart
$ xmake service --distcc --stop

配置服务端

我们首先，运行 xmake service 命令，它会自动生成一个默认的 server.conf 配置文件，存储到 ~/.xmake/service/server.conf。

$ xmake service
generating the config file to /Users/ruki/.xmake/service/server.conf ..
an token(590234653af52e91b9e438ed860f1a2b) is generated, we can use this token to connect service.
generating the config file to /Users/ruki/.xmake/service/client.conf ..
<distcc_build_server>: listening 0.0.0.0:9693 ..

然后，我们编辑它，修复服务器的监听端口（可选）。

$ cat ~/.xmake/service/server.conf
{
distcc_build = {
listen = "0.0.0.0:9693",
workdir = "/Users/ruki/.xmake/service/server/distcc_build"
},
known_hosts = { },
logfile = "/Users/ruki/.xmake/service/server/logs.txt",
tokens = {
"590234653af52e91b9e438ed860f1a2b"
}
}

配置客户端

客户端配置文件在 ~/.xmake/service/client.conf，我们可以在里面配置客户端需要连接的服务器地址。

我们可以在 hosts 列表里面配置多个服务器地址，以及对应的 token。

!> 分布式编译，推荐使用 token 认证模式，因为密码模式，每台服务器连接时候都要输入一次密码，很繁琐。

$cat ~/.xmake/service/client.conf
{
distcc_build = {
hosts = {
{
connect = "127.0.0.1:9693",
token = "590234653af52e91b9e438ed860f1a2b"
}
}
}
}

连接服务器

配置完认证和服务器地址后，就可以输入下面的命令，将当前工程连接到配置的服务器上了。

我们需要在连接时候，输入 --distcc，指定仅仅连接分布式服务。

$ cd projectdir
$ xmake service --connect --distcc
<client>: connect 127.0.0.1:9693 ..
<client>: 127.0.0.1:9693 connected!

我们也可以同时连接多个服务，比如分布式编译和远程编译缓存服务。

$ xmake service --connect --distcc --ccache

!> 如果不带任何参数，默认连接的是远程编译服务。

分布式编译项目

连接上服务器后，我们就可以像正常本地编译那样，进行分布式编译了，例如：

$ xmake
...
[ 93%]: ccache compiling.release src/demo/network/unix_echo_client.c ----> local job
[ 93%]: ccache compiling.release src/demo/network/ipv6.c
[ 93%]: ccache compiling.release src/demo/network/ping.c
[ 93%]: distcc compiling.release src/demo/network/unix_echo_server.c. ----> distcc job
[ 93%]: distcc compiling.release src/demo/network/http.c
[ 93%]: distcc compiling.release src/demo/network/unixaddr.c
[ 93%]: distcc compiling.release src/demo/network/ipv4.c
[ 94%]: distcc compiling.release src/demo/network/ipaddr.c
[ 94%]: distcc compiling.release src/demo/math/fixed.c
[ 94%]: distcc compiling.release src/demo/libm/float.c
[ 95%]: ccache compiling.release src/demo/libm/double.c
[ 95%]: ccache compiling.release src/demo/other/test.cpp
[ 98%]: archiving.release libtbox.a
[ 99%]: linking.release demo
[100%]: build ok!

其中，带有 distcc 字样的是远程编译任务，其他的都是本地编译任务，默认 xmake 还开启了本地编译缓存，对分布式编译结果进行缓存，避免频繁请求服务器。

另外，我们也可以开启远程编译缓存，跟其他人共享编译缓存，进一步加速多人协同开发的编译。

断开连接

$ xmake service --disconnect --distcc

指定并行编译任务数

我们先简单介绍下，目前根据主机 cpu core 数量默认计算的并行任务数：

local default_njob = math.ceil(ncpu * 3 / 2)

因此，如果不开启分布式编译，默认的最大并行编译任务数就是这个 default_njob。

如果开启分布式编译后，默认的并行编译任务数就是：

local maxjobs = default_njob + server_count * server_default_njob

修改本地并行任务数

我们只需要通过 -jN 就能指定本地并行任务数，但是它不会影响服务端的并行任务数。

$ xmake -jN

修改服务端并行任务数

如果要修改服务端的并行任务数，需要修改客户端的配置文件。

$cat ~/.xmake/service/client.conf
{
distcc_build = {
hosts = {
{
connect = "127.0.0.1:9693",
token = "590234653af52e91b9e438ed860f1a2b",
njob = 8 <------- modify here
},
{
connect = "192.168.01:9693",
token = "590234653af52e91b9e438ed860f1a2b",
njob = 4
}
}
}
}

可以对每个服务器主机，添加 njob = N 参数配置，指定这台服务器可以提供的并行任务数。

分布式编译 Android 项目

xmake 提供的分布式编译服务是完全跨平台的，并且支持 Windows, Linux, macOS, Android, iOS 甚至交叉编译。

如果要进行 Android 项目编译，只需要在服务端配置中，增加 toolchains 工具链配置，提供 NDK 的跟路径即可。

$ cat ~/.xmake/service/server.conf
{
distcc_build = {
listen = "0.0.0.0:9693",
toolchains = {
ndk = {
ndk = "~/files/android-ndk-r21e" <------------ here
}
},
workdir = "/Users/ruki/.xmake/service/server/distcc_build"
},
known_hosts = { },
logfile = "/Users/ruki/.xmake/service/server/logs.txt",
tokens = {
"590234653af52e91b9e438ed860f1a2b"
}
}

然后，我们就可以像正常本地编译那样，分布式编译 Android 项目，甚至可以配置多台 Windows, macOS, Linux 等不同的服务器主机，做为分布式编译服务的资源，来编译它。

只需要下载对应平台的 NDK 就行了。

$ xmake f -p android --ndk=~/files/xxxx
$ xmake

分布式编译 iOS 项目

编译 iOS 项目更加简单，因为 Xmake 通常能自动检测到 Xcode，所以只需要像正常本地一样，切一下平台到 ios 即可。

$ xmake f -p iphoneos
$ xmake

分布式交叉编译配置

如果要分布式交叉编译，我们需要在服务端配置工具链 sdk 路径，例如：

$ cat ~/.xmake/service/server.conf
{
distcc_build = {
listen = "0.0.0.0:9693",
toolchains = {
cross = {
sdkdir = "~/files/arm-linux-xxx" <------------ here
}
},
workdir = "/Users/ruki/.xmake/service/server/distcc_build"
},
known_hosts = { },
logfile = "/Users/ruki/.xmake/service/server/logs.txt",
tokens = {
"590234653af52e91b9e438ed860f1a2b"
}
}

其中，toolchains 下，每一项对应一个工具链，这里配置为 cross = {} 交叉工具链，对应 toolchain("cross")。

工具链里面我们可以配置 sdkdir, bindir, cross 等等，对应 toolchain("cross") 里面的 set_sdkdir, set_bindir 和 set_cross 等接口配置。

如果交叉工具链比较规范，我们通常只需要配置 sdkdir，xmake 就能自动检测到。

而客户端编译也只需要指定 sdk 目录。

$ xmake f -p cross --sdk=/xxx/arm-linux-xxx
$ xmake

清理服务器缓存

每个项目在服务端的编译，都会产生一些缓存文件，他们都是按工程粒度分别存储的，我们可以通过下面的命令，对当前工程清理每个服务器对应的缓存。

$ xmake service --clean --distcc

一些内部优化

  1. 缓存服务器端编译结果，避免重复编译
  2. 本地缓存，远程缓存优化，避免不必要的服务端通信
  3. 服务器负载均衡调度，合理分配服务器资源
  4. 预处理后小文件直接本地编译，通常会更快
  5. 大文件实时压缩传输，基于 lz4 快速压缩
  6. 内部状态维护，相比 distcc 等独立工具，避免了频繁的独立进程加载耗时，也避免了与守护进程额外的通信

本地编译缓存支持

默认，Xmake 就会开启本地缓存，2.6.5 之前的版本默认使用外置的 ccache，而 2.6.6 之后版本，Xmake 提供了内置的跨平台本地缓存方案。

相比 ccache 等第三方独立进程，xmake 内部状态维护，更加便于优化，也避免了频繁的独立进程加载耗时，也避免了与守护进程额外的通信。

另外，内置的缓存能够更好的支持跨平台，Windows 上 msvc 也能够很好的支持，而 ccache 仅仅支持 gcc/clang。

当然，我们也可以通过下面的命令禁用缓存。

$ xmake f --ccache=n

注：不管是否使用内置本地缓存，配置名都是 --ccache=，意思是 c/c++ 构建缓存，而不仅仅是指 ccache 工具的名字。

我们如果想继续使用外置的其他缓存工具，我们也是可以通过下面的方式来配置。

$ xmake f --ccache=n --cxx="ccache gcc" --cc="ccache gcc"
$ xmake

远程编译缓存支持

除了本地缓存，我们也提供了远程缓存服务，类似 mozilla 的 sscache，如果只是个人开发，平常不会用到它。

但是，如果是公司内部多人协同开发一个大型项目，仅仅靠分布式编译和本地缓存，是不够的。我们还需要对编译的对象文件缓存到独立的服务器上进行共享。

这样，其他人即使首次编译，也不需要每次都去分布式编译它，直接从远程拉取缓存来加速编译。

另外，Xmake 提供的远程缓存服务，也是全平台支持的，不仅支持 gcc/clang 还支持 msvc。

开启服务

我们可以指定 --ccache 参数来开启远程编译缓存服务，当然如果不指定这个参数，xmake 会默认开启所有服务端配置的服务。

$ xmake service --ccache
<remote_cache_server>: listening 0.0.0.0:9092 ..

我们也可以开启服务的同时，回显详细日志信息。

$ xmake service --ccache -vD
<remote_cache_server>: listening 0.0.0.0:9092 ..

以 Daemon 模式开启服务

$ xmake service --ccache --start
$ xmake service --ccache --restart
$ xmake service --ccache --stop

配置服务端

我们首先，运行 xmake service 命令，它会自动生成一个默认的 server.conf 配置文件，存储到 ~/.xmake/service/server.conf。

$ xmake service
generating the config file to /Users/ruki/.xmake/service/server.conf ..
an token(590234653af52e91b9e438ed860f1a2b) is generated, we can use this token to connect service.
generating the config file to /Users/ruki/.xmake/service/client.conf ..
<remote_cache_server>: listening 0.0.0.0:9692 ..

然后，我们编辑它，修复服务器的监听端口（可选）。

$ cat ~/.xmake/service/server.conf
{
distcc_build = {
listen = "0.0.0.0:9692",
workdir = "/Users/ruki/.xmake/service/server/remote_cache"
},
known_hosts = { },
logfile = "/Users/ruki/.xmake/service/server/logs.txt",
tokens = {
"590234653af52e91b9e438ed860f1a2b"
}
}

配置客户端

客户端配置文件在 ~/.xmake/service/client.conf，我们可以在里面配置客户端需要连接的服务器地址。

我们可以在 hosts 列表里面配置多个服务器地址，以及对应的 token。

$cat ~/.xmake/service/client.conf
{
remote_cache = {
connect = "127.0.0.1:9692,
token = "590234653af52e91b9e438ed860f1a2b"
}
}
}

连接服务器

配置完认证和服务器地址后，就可以输入下面的命令，将当前工程连接到配置的服务器上了。

我们需要在连接时候，输入 --ccache，指定仅仅连接远程编译缓存服务。

$ cd projectdir
$ xmake service --connect --ccache
<client>: connect 127.0.0.1:9692 ..
<client>: 127.0.0.1:9692 connected!

我们也可以同时连接多个服务，比如分布式编译和远程编译缓存服务。

$ xmake service --connect --distcc --ccache

!> 如果不带任何参数，默认连接的是远程编译服务。

断开连接

$ xmake service --disconnect --ccache

清理服务器缓存

我们也可以通过下面的命令，清理当前工程对应的远程服务器上的缓存。

$ xmake service --clean --ccache

而如果我们执行 xmake clean --all，在连接了远程服务的状态下，也会去自动清理所有的缓存。

一些内部优化

  1. 拉取远程缓存的快照，通过 bloom filter + lz4 回传本地后，用于快速判断缓存是否存在，避免频繁的查询服务端缓存信息
  2. 配合本地缓存，可以避免频繁地请求远程服务器，拉取缓存。
  3. 内部状态维护，相比 sscache 等独立工具，避免了频繁的独立进程加载耗时，也避免了与守护进程额外的通信

Keil/C51 工程支持

我们只需要绑定到 c51 工具链，Xmake 就能自动检测到系统安装的 Keil/C51 SDK 工具链环境，然后使用它进行编译。

target("hello")
add_rules("c51.binary")
set_toolchains("c51")
add_files("src/main.c")

当然，如果不通过 set_toolchains("c51") 设置工具链，我们也可以通过 xmake f --toolchain=c51 手动切换到 c51 工具链上去。

更新内容

新特性

  • #2327: 支持 nvidia-hpc-sdk 工具链中的 nvc/nvc++/nvfortran 编译器
  • 添加 path 实例接口
  • #2334: 添加 lz4 压缩模块
  • #2349: 添加 keil/c51 工程支持
  • #274: 跨平台分布式编译支持
  • 使用内置的本地缓存替代 ccache

改进

  • #2309: 远程编译支持用户授权验证
  • 改进远程编译，增加对 lz4 压缩支持

Bugs 修复

  • 修复选择包版本时候 lua 栈不平衡导致的崩溃问题

 

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