La compilación cruzada es una práctica esencial en el desarrollo de software moderno, permitiendo que un programa se compile en una plataforma distinta de aquella en la cual será ejecutado. En el caso del lenguaje OCaml, conocido por su rendimiento y expresividad, este proceso sigue siendo un reto debido a la complejidad inherente de su herramienta y ecosistema. Sin embargo, recientes investigaciones y experimentos han abierto nuevas posibilidades para simplificar y generalizar el proceso, facilitando su adopción en distintos entornos y arquitecturas. La necesidad de compilar para plataformas diferentes a la local se ha incrementado en los últimos años. Factores como la proliferación de dispositivos móviles, sistemas embebidos, y entornos en la nube, han incrementado la demanda de herramientas que soporten cross-compilation eficiente y reproducible.
OCaml, con su naturaleza de lenguaje compilado a código nativo, requiere de soluciones que vayan más allá de la compilación tradicional, especialmente cuando se apunta a plataformas con arquitecturas y sistemas operativos distintos. El problema no es nuevo ni exclusivo del OCaml; establecer un entorno de compilación cruzada implica tener un compilador C para la arquitectura destino, una versión compilada de OCaml para ese entorno, y también los paquetes y dependencias que deben ser construidos específicamente para esa plataforma. En este sentido, las soluciones convencionales suelen ser fragmentadas y altamente especializadas, mejorando la experiencia para ciertos casos concretos como Android, Windows o sistemas embebidos, pero careciendo de un enfoque genérico que permita reutilizar esfuerzos y aumentar la reproducibilidad. Un elemento clave en la experimentación para facilitar la compilación cruzada en OCaml ha sido la incorporación del compilador Zig como herramienta para la compilación del código C necesario en la cadena de herramientas. Zig destaca por proporcionar un sistema que simplifica dramáticamente el montaje del compilador cruzado, evitando la necesidad de construir manualmente cadenas complejas de gcc, binutils y glibc que, tradicionalmente, demandan mucho tiempo y conocimientos técnicos específicos.
Zig funciona descargando automáticamente las cabeceras y bibliotecas necesarias para múltiples versiones de glibc y soporta una amplia variedad de arquitecturas y sistemas operativos con solo especificar un parámetro objetivo. Esto convierte a Zig en una pieza fundamental para construir compiladores cruzados de forma reproducible y con baja sobrecarga, haciendo que la compilación cruzada de OCaml sea más accesible y práctica para desarrolladores e integradores. Para poner en práctica este enfoque, se ha desarrollado un repositorio de superposición (overlay) para Opam que incluye compiladores OCaml cruzados para las arquitecturas x86_64 y aarch64 dirigidas a Amazon Linux 2023. Este repositorio utiliza Zig para manejar la compilación del código C, lo que aligera el proceso y reduce su complejidad. Los paquetes se instalan en subdirectorios específicos dentro del entorno Opam, preservando la instalación del compilador del sistema base y permitiendo la coexistencia de compiladores nativos y cruzados.
Sin embargo, tener el compilador cruzado no es suficiente para desarrollar aplicaciones completas. Los paquetes de la comunidad y las dependencias también deben compilarse de manera cruzada para la arquitectura destino. Este proceso puede convertirse en una tarea ardua porque las definiciones de paquetes de Opam deben ser duplicadas y ajustadas para incluir los modificadores que le indican al sistema de compilación qué toolchain utilizar, además de asegurar que se compilen las dependencias transitivas adecuadamente. Para aliviar esta tarea repetitiva y propensa a errores, se ha creado una herramienta llamada packman. Esta utilidad automatiza la conversión de paquetes Opam originales en versiones específicas para compilación cruzada, manejando transitive dependencies y aplicando plantillas cuando algún paquete requiere atención especial o modificaciones manuales.
Esto representa un avance importante hacia la creación de repositorios de paquetes cruzados gestionables y actualizables, acelerando la inclusión de nuevas librerías y funcionalidades en proyectos cruzados. La compilación cruzada con OCaml, potenciada por estas herramientas, abre la puerta a aplicaciones de última generación en entornos serverless, donde la velocidad y eficiencia del ciclo de desarrollo y despliegue son cruciales. En entornos serverless, la base de la aplicación es una imagen que contiene el sistema operativo y el entorno de ejecución, y mientras que lenguajes interpretados pueden simplemente incluir su runtime, los lenguajes compilados como OCaml requieren generar binarios que sean compatibles con la infraestructura subyacente. Aunque Docker facilita enormemente la simetría del entorno y la compilación cruzada al permitir construir imágenes reproducibles con todos los componentes necesarios, presenta limitaciones en tiempos de construcción, sobre todo en ciclos de desarrollo rápidos y continuos. La tecnología desarrollada con Zig y packman pretende justamente reducir ese costo añadido, haciendo más viable iterar y desplegar cambios con rapidez en escenarios donde cada segundo cuenta.
Es relevante destacar que esta experimentación se ha enfocado principalmente en plataformas Linux, particularmente Amazon Linux, debido a su uso frecuente en servicios cloud y serverless como AWS Lambda. Windows y MacOS presentan retos adicionales, como la complejidad de la interacción con instrucciones ensambladoras específicas de OCaml y diferencias profundas en sus ecosistemas. No obstante, la vía abierta por el uso de Zig y herramientas complementarias anticipa que en el futuro cercano estos obstáculos puedan ser superados con el desarrollo y aporte de la comunidad. El futuro de la compilación cruzada en OCaml también podría alinearse con el desarrollo de la gestión de paquetes y el sistema de construcción de Dune. Exploraciones iniciales sugieren que Dune, con soporte experimental para la gestión de paquetes, podría reducir o incluso eliminar la necesidad de duplicar y modificar definiciones de paquetes para la compilación cruzada, siempre y cuando las limitaciones actuales sobre paquetes plantilla y dependencias específicas se superen.
Esto permitiría una experiencia aún más integrada, centrada en el workspace y simplificando el mantenimiento a largo plazo de proyectos complejos. En conclusión, la experimentación con compilación cruzada en OCaml que integra Zig como compilador C y la automatización mediante packman representa un paso significativo hacia la democratización y simplificación de este proceso. Permite a los desarrolladores crear entornos reproducibles, genéricos y personalizados para una variedad de arquitecturas y sistemas operativos, especialmente orientado a escenarios de nube serverless y sistemas embebidos. Conforme la comunidad explore y mejore estas herramientas, se espera que la barrera técnica para llevar OCaml a plataformas diversas se reduzca sustancialmente, potenciando el alcance y la adopción del lenguaje en nuevas áreas tecnológicas.
