RevyOS上的工程软件生态观测 (5): 构建之旅：从入门到放弃 (中)：pkg-config 小时候借书 not found in the pkg-config search path 了

测试矩阵
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大家好，我是 PLCT 丁丑小队的一名实习生。这是我们工程软件测试系列帖的第五篇，接续上篇。

在上期，我们处理了那些构建流程相对标准的软件。而本期，我们将进入更具挑战性的领域：这些软件不仅需要从源码编译，还可能伴随着以下一种或多种情况：

  • 关键依赖缺失： 软件依赖的某个特定版本的库在 RevyOS 源中不存在，需要我们手动编译和安装这个依赖。
  • 构建系统魔改： 软件的构建脚本存在问题，例如硬编码了不适用于 RISC-V 的编译器标志、或者无法正确找到已安装的依赖，需要我们手动修改构建脚本。
  • 源码级 Patch： 软件的源代码中包含了一些与现代编译器或库不兼容的写法，需要我们直接修改源码。

这些操作无疑增加了在 RISC-V 平台上使用这些软件的门槛，但成功克服这些障碍的过程，也正是开源社区 porting 工作乐趣的一部分。

1. CalculiX - 需要手动编译依赖的三维结构 FEA 程序

CalculiX 是一款功能强大的三维结构有限元分析软件。它的特殊之处在于，它依赖一个特定且较旧版本的稀疏矩阵求解库 SPOOLES 2.2，这个库在现代发行版中早已不见踪影。因此，我们必须先手动编译这个“古董”依赖。

构建步骤：

  1. 安装基础依赖

    sudo apt update
sudo apt install build-essential gfortran make libarpack2-dev libopenblas-dev

  2. 编译并安装 SPOOLES 2.2

    • 获取并解压源码：
      cd /usr/local
sudo mkdir spooles && cd spooles
sudo wget http://netlib.org/linalg/spooles/spooles.2.2.tgz
sudo tar -xvzf spooles.2.2.tgz
    • 魔改时刻：SPOOLES 2.2 的源码过于古老，无法直接通过现代 GCC 编译。我们需要打两个 Patch：
      # 修复 Makefile 中的一个文件名错误
sudo sed -i 's/drawTree\.c/draw.c/' Tree/src/makeGlobalLib
# 修复 C 源码中一个不再被支持的 NULL 指针用法
sudo find . -type f -name '*.c' -exec sed -i -E 's/IVinit\(([^,]+),[[:space:]]*NULL\)/IVinit(\1, 0)/g' {} +
    • 编译 SPOOLES：
      sudo make global
      这会在 /usr/local/spooles/spooles.a 生成我们需要的静态库。

  3. 编译 CalculiX

    • 获取源码并解压。
    • 魔改时刻：修改 CalculiX/ccx_2.22/src/Makefile，手动指定 SPOOLES 库的路径以及其他链接库：
      ...
DIR=/usr/local/spooles.2.2

LIBS = \
       $(DIR)/spooles.a \
        -larpack -lopenblas \
        -lpthread -lm -lc
...
    • 编译 CalculiX 主程序：
      make

运行验证：
编译成功后，我们使用官方提供的一个名为 achtel 的测试用例进行验证。

# 假设 acht.inp 文件在当前目录
./ccx_2.22 achtel

程序正常执行计算，并将结果输出到 achtel.dat 文件中，证明整个编译流程成功。

...
 Factoring the system of equations using the symmetric spooles solver
 Using 1 cpu for spooles.
...
 Job finished

详细的测试报告请见：CalculiX 测试报告。

2. OpenCASCADE & NETGEN - 互相依赖的 CAD 内核与网格生成器

OpenCASCADE (OCCT) 是一个强大的开源 CAD 内核，而 NETGEN 则是一款优秀的网格生成器，并且可以选择使用 OCCT 作为其几何内核。在 RevyOS 上，我们需要先从源码编译 OCCT，然后再编译 NETGEN 并链接到我们自己编译的 OCCT。

构建 OpenCASCADE (OCCT):

  1. 安装依赖
    sudo apt install cmake-curses-gui tcl-dev tk-dev libfreetype6-dev libgl1-mesa-dev libx11-dev
  2. 配置与编译
    OCCT 使用标准的 CMake 流程，过程比较顺利。
    # 获取源码并进入
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j$(nproc)
sudo make install
    sudo make install 会将 OCCT 的头文件和库安装到系统目录，方便后续其他程序（如 NETGEN）找到它。

OpenCASCADE 编译完成
OpenCASCADE 编译完成1468×876 175 KB

构建 NETGEN:

  1. 安装依赖
    sudo apt install python3-dev python3-tk tk-dev tcl-dev libxmu-dev liblapacke-dev
  2. 获取源码并初始化子模块
    git clone https://github.com/NGSolve/netgen.git
cd netgen
git checkout v6.2.2505 # 锁定到一个稳定版本
git submodule update --init --recursive
  3. 魔改时刻：NETGEN 的 CMake 脚本默认会启用 -march=native 编译器优化选项，但这在我们的 RISC-V 测试平台上会导致编译错误。因此需要手动修改根目录的 CMakeLists.txt 文件，禁用该选项：
    # 将 ON 修改为 OFF
option(ENABLE_NATIVE_ARCH "Enable native architecture optimizations" OFF)
  4. 配置与编译
    在配置阶段，CMake 会自动找到我们上一步安装好的 OCCT。
    mkdir build && cd build
cmake ..
make -j$(nproc)
make install

运行验证：
安装后，配置好环境变量，即可启动 NETGEN 的 GUI。

export NETGENDIR="/path/to/your/netgen/install/bin"
export PATH="$NETGENDIR:$PATH"
export PYTHONPATH="/path/to/your/netgen/install/lib/python3.11/dist-packages:$PYTHONPATH"
netgen

GUI 成功启动，证明 OCCT 和 NETGEN 均已正确构建和链接。

NETGEN GUI 运行界面
NETGEN GUI 运行界面1279×976 236 KB

详细的测试报告请见：

3. MayaVi - 依赖系统库的 Python 可视化工具

MayaVi 是一款基于 VTK 的科学数据可视化 Python 库。在 RISC-V 平台上，其关键依赖 VTK 和 wxPython 都没有预编译的 wheel 包，直接 pip install 会失败。我们的策略是：使用 apt 安装最复杂的原生依赖 VTK，然后利用 pip 在一个特殊的虚拟环境中安装 MayaVi 及其余 Python 依赖。

构建步骤：

  1. 安装系统依赖

    sudo apt install git uv build-essential python3-vtk9 libgtk-3-dev

    这里的 python3-vtk9 是关键，它为我们提供了系统级的 VTK Python 绑定。

  2. 创建可访问系统包的虚拟环境
    这是本次操作的核心技巧。

    git clone https://github.com/enthought/mayavi.git
cd mayavi
# --system-site-packages 标志是关键
uv venv --system-site-packages
source .venv/bin/activate

  3. 分步安装

    • 首先，在不处理依赖的情况下，强制在当前环境中编译安装 MayaVi：
      uv pip install --no-build-isolation --no-deps .
    • 然后，再使用 uv 安装剩下的纯 Python 依赖和需要编译的 wxPython：
      uv pip install "numpy>=2.0" traits traitsui pyface envisage apptools wxPython

运行验证：
执行一段测试代码，如果能成功显示三维图像窗口，则证明安装成功。

python -c "from mayavi import mlab; mlab.test_points3d(); mlab.show()"

在我们的测试平台上，成功弹出了交互式 3D 窗口。

MayaVi 3D 测试点云
MayaVi 3D 测试点云1043×707 131 KB

详细的测试报告请见：MayaVi 测试报告。

总结

本期我们通过三个案例，展示了在 RISC-V 平台上构建复杂工程软件时可能遇到的一些典型问题及其解决方案，包括手动编译古老依赖、修改构建脚本以及利用混合包管理策略等。这些操作虽然比简单的 apt install 要复杂得多，但它们是打通软件生态“最后一公里”的关键步骤。

下一期，我们将直面那些最顽固的挑战——即使我们使出浑身解数，最终仍然构建失败的软件。我们将详细分析失败的原因，为社区的未来工作提供参考。

欢迎各位复现/吐槽丁丑小队的所有测试结果。
如果有对我们的测试方法/结果有任何建议/问题,欢迎直接在 GitHub 开 issue,或者在论坛 @ 我们、回帖询问。

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RevyOS上的工程软件生态观测 (6): 构建之旅：从入门到放弃 (下)：我来 port？真的假的？
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goooooooooooooood job! 期待下一篇

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goooooooooooooood job!

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4

那啥，CMake 其实可以传环境变量的

5

是的…