Ubuntu下Fortran程序如何进行打包发布

Ubuntu下Fortran程序打包发布指南

一 发布方式概览

• 发行版原生包（推荐用于面向多机部署）：打包为 .deb，通过 APT 仓库分发，便于依赖管理与升级。
• 便携式压缩包（适合快速交付与离线运行）：将可执行文件与所需数据/脚本打包为 .tar.gz，用户解压即用。
• 容器镜像（适合复杂依赖与可复现环境）：构建 Docker 镜像，交付一致的运行时环境。
• Python生态分发（适合科研计算被Python调用）：用 f2py 生成可导入模块，随 pip 发布。

二 准备与构建

• 安装工具链与依赖
  • 编译器与基础构建：sudo apt update && sudo apt install -y gfortran build-essential cmake
  • 并行运行时（按需）：OpenMP 用 libomp-dev；MPI 用 mpich（或 openmpi-bin）
• 构建方式
  • 单文件/多文件直接编译
    • 单文件：gfortran hello.f90 -O2 -o hello
    • 多文件：gfortran -c mod1.f90 mod2.f90；gfortran -o app main.f90 mod1.o mod2.o
  • 使用 Makefile 管理构建（示例）
    • CC = gfortran；CFLAGS = -Wall -O2；TARGET = app
    • all: $(TARGET)
    • $(TARGET): main.o mod1.o mod2.o；$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^
    • %.o: %.f90；$(CC) $(CFLAGS) -c $<
    • clean: rm -f *.o $(TARGET)
  • 使用 Fortran 包管理器 fpm（现代化项目结构）
    • 安装：下载 fpm 二进制，加入 PATH（export PATH=$PATH:/path/to/fpm）
    • 构建与运行：fpm new demo；cd demo；fpm run
• 链接外部库（示例）
  • 静态/动态库：gfortran app.f90 -L/usr/local/lib -lexample -o app
  • 若库在自定义目录（如 /opt/lib）：gfortran app.f90 -L/opt/lib -lexample -Wl,-rpath,/opt/lib -o app
  • 并行库：OpenMP 加 -fopenmp；MPI 用 mpif90（mpiexec -n 4 ./app）

三 打包与发布方案

• 方案A 发行版原生包 .deb（适合团队/服务器批量部署）
  • 目录结构
    • myapp-1.0.0/
      • DEBIAN/control（示例）
        • Package: myapp
        • Version: 1.0.0
        • Architecture: amd64
        • Maintainer: Your Name you@example.com
        • Depends: libc6 (>= 2.27), libgomp1
        • Description: A Fortran scientific app
      • usr/bin/myapp（可执行文件）
      • usr/share/doc/myapp/README
      • usr/share/man/man1/myapp.1（可选）
  • 构建与安装
    • dpkg-deb --build myapp-1.0.0
    • sudo dpkg -i myapp-1.0.0.deb
  • 发布
    • 上传 .deb 到自建 APT 仓库（如 reprepro），或提供下载链接与安装指引（apt install ./myapp-1.0.0.deb）
• 方案B 便携式压缩包 .tar.gz（适合快速交付）
  • 打包
    • mkdir -p myapp-1.0.0/{bin,lib,share}
    • cp app myapp-1.0.0/bin
    • cp -a data scripts myapp-1.0.0/share
    • tar czf myapp-1.0.0.tar.gz myapp-1.0.0
  • 使用说明（随包附 README）
    • 解压：tar xzf myapp-1.0.0.tar.gz && cd myapp-1.0.0
    • 运行：./bin/myapp（若需本地库：export LD_LIBRARY_PATH=$PWD/lib:$LD_LIBRARY_PATH）
• 方案C 容器镜像（适合复杂依赖与可复现环境）
  • Dockerfile 示例
    • FROM ubuntu:22.04
    • RUN apt update && apt install -y gfortran libgomp1 && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
    • WORKDIR /app
    • COPY myapp-1.0.0.tar.gz ./
    • RUN tar xzf myapp-1.0.0.tar.gz && rm myapp-1.0.0.tar.gz
    • CMD [“./myapp-1.0.0/bin/myapp”]
  • 构建与运行
    • docker build -t myorg/myapp:1.0.0 .
    • docker run --rm myorg/myapp:1.0.0
• 方案D Python生态分发（适合科研计算被Python调用）
  • 用 f2py 将核心例程编译为 Python 扩展模块，纳入 setuptools/pyproject.toml 发布到 PyPI
  • 示例（f2py 命令）：f2py -c -m mymod mymod.f90
  • 在 Python 中：import mymod；mymod.myroutine(…)

四 交付物与最小示例

• 交付清单
  • 可执行文件（如 myapp）
  • 依赖清单（运行时库、数据文件、脚本）
  • 使用文档（README/INSTALL，含依赖安装与运行方式）
  • 许可证（LICENSE）
• 最小示例仓库结构
  • hello-fortran/
    • src/hello.f90
    • Makefile
    • README.md
    • LICENSE
  • 构建与打包
    • make
    • mkdir -p dist && tar czf dist/hello-fortran-1.0.0.tar.gz -C hello-fortran .
  • 运行
    • ./hello 或解压后运行：tar xzf hello-fortran-1.0.0.tar.gz && cd hello-fortran && ./hello

五 常见问题与建议

• 架构与兼容性
  • 明确目标架构（如 amd64/arm64），避免跨架构直接运行；必要时交叉编译或在目标平台构建。
• 运行时库与路径
  • 动态库使用 -Wl,-rpath,‘$ORIGIN/lib’ 将库随应用打包，减少用户配置；或提供安装脚本设置 LD_LIBRARY_PATH。
• 并行运行时
  • OpenMP 程序需目标机安装 libgomp1；MPI 程序需安装 mpich/openmpi 并以 mpiexec/mpirun 启动。
• 版本与可复现性
  • 在构建脚本中固定依赖版本（如 apt pinning、容器基础镜像标签），并记录 git 提交/构建时间。
• 交付测试
  • 在干净的 Ubuntu 容器/虚拟机中验证安装与运行，确保文档与脚本可用。