bpftrace项目在ARM64架构下构建时的GOT条目限制问题分析

在bpftrace项目的静态构建过程中，当目标平台为ARM64架构时，开发者可能会遇到一个特定的链接错误："relocation truncated to fit: R_AARCH64_LD64_GOTPAGE_LO15"。这个错误源于ARM64架构对全局偏移表(GOT)条目数量的特殊限制。

问题本质

当使用-fpic编译选项生成位置无关代码(PIC)时，编译器会通过全局偏移表(GOT)来访问所有常量地址。在ARM64架构上，GOT的大小存在一个硬性限制——最多只能有28k条目。如果生成的GOT超过了这个限制，链接器就会报错，提示需要重新使用-fPIC选项进行编译。

架构差异

这个问题在不同CPU架构上的表现各不相同：

• x86/x86_64架构没有GOT条目数量的限制
• SPARC架构限制为8k条目
• m68k和RS/6000架构限制为32k条目
• ARM64架构限制为28k条目

解决方案

对于bpftrace项目在ARM64上的构建，推荐的解决方案是：

1. 使用-fPIC替代-fpic进行编译。-fPIC生成的代码可以避免GOT大小的限制，因为它采用了更灵活的重定位方式。

2. 检查构建系统中是否有硬编码的-fpic选项，将其替换为-fPIC。

3. 对于依赖库(如示例中的libpcap)，可能需要重新编译这些依赖项，确保它们也是使用-fPIC选项构建的。

技术背景

位置无关代码(PIC)是现代操作系统和编译器的重要特性，它使得代码可以被加载到内存的任何位置执行。-fpic和-fPIC都用于生成PIC代码，但它们的实现方式有所不同：

• -fpic生成的代码对GOT的访问使用较短的偏移量，效率更高但受限于GOT大小
• -fPIC生成的代码使用更通用的重定位方式，不受GOT大小限制但可能略微降低性能

在大多数情况下，-fPIC是更安全的选择，特别是在构建大型项目或静态链接多个库时。

实践建议

对于bpftrace这样的复杂项目，建议在ARM64平台上：

1. 统一使用-fPIC编译所有组件
2. 在构建系统中明确指定PIC相关的编译选项
3. 对于第三方依赖库，确保它们也是以PIC方式构建的
4. 考虑使用构建缓存来避免重复编译

通过以上措施，可以有效地解决ARM64架构下的GOT条目限制问题，顺利完成bpftrace的静态构建。