在基于ARM的設(shè)計(jì)上調(diào)試Android平臺(tái)

如果不觸及 Android 軟件堆棧的內(nèi)部，就無法在新設(shè)備上啟動(dòng) Android。雖然 Java 應(yīng)用層在很大程度上保持不變，但必須在 Java 原生層、硬件適配層以及底層 Linux 內(nèi)核及其驅(qū)動(dòng)程序中完成工作。此外，特定于設(shè)備的服務(wù)和應(yīng)用程序需要與 Android 的其余部分一起集成和測(cè)試。

在軟件堆棧中的所有這些層之間垂直集成設(shè)備功能是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。在單層中隔離和調(diào)試一個(gè)軟件模塊可能很困難；更重要的是，任何調(diào)試框架都不支持跨所有層調(diào)試多個(gè)交互模塊，因此需要耐心和許多 printf 跟蹤消息。

為了解決這個(gè)問題，CoWare 開發(fā)了適用于 Android 的 Virtual ARM 開發(fā)板，它提供了一個(gè) Android 感知的調(diào)試和分析框架，支持確定性和連續(xù)的自上而下的調(diào)試方法。Android 意識(shí)首先通過檢測(cè)和跟蹤 ARM Linux 操作系統(tǒng)上下文（如中斷處理程序、內(nèi)核線程、驅(qū)動(dòng)程序和用戶空間進(jìn)程）的能力而引人注目。立即觀察進(jìn)程調(diào)度的能力可以洞察整個(gè)系統(tǒng)行為。

例如，圖 1 顯示了設(shè)備從深度睡眠掛起模式恢復(fù)后系統(tǒng)死鎖的在線上下文跟蹤。當(dāng)設(shè)備喚醒但未對(duì)任何按鍵或觸摸屏做出反應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)陷入軟件中斷 （swi） 處理程序和 Android 的輸入設(shè)備讀取器進(jìn)程 （InputDeviceRead） 之間的死鎖。通過這種分析，很明顯沒有其他重要進(jìn)程（例如窗口管理器）用于處理按鍵操作。

圖 1：在線上下文跟蹤顯示設(shè)備從深度睡眠掛起模式喚醒后出現(xiàn)系統(tǒng)死鎖。

支持自上而下的調(diào)試流程，每個(gè)過程都可以在功能上進(jìn)一步研究到指令級(jí)。甚至可以跟蹤內(nèi)存訪問，從而可以有效地分析軟件堆棧中各層的行為。

圖 2 說明了 Android 輸入設(shè)備讀取器進(jìn)程與內(nèi)核軟件中斷之間的函數(shù)級(jí)交互。識(shí)別實(shí)際執(zhí)行的代碼有助于隔離大型第三方軟件代碼庫中需要開發(fā)人員注意的位置，并演示軟件如何跨各個(gè)層進(jìn)行交互。在圖 2 中，觀察 Android 中間件函數(shù) read_notify 如何觸發(fā)內(nèi)核軟件中斷 swi。

圖 2：調(diào)試 Android 用戶空間和 Linux 內(nèi)核之間的差距展示了軟件堆棧中跨層的行為。

分析解決方案集成了 Android 和 Linux 中存在的日志記錄和跟蹤功能。無需對(duì)軟件的任何部分進(jìn)行檢測(cè)或更改，Android 記錄器和內(nèi)核調(diào)試消息就會(huì)與之前引入的跟蹤一起被捕獲和可視化。這樣，開發(fā)人員可以繼續(xù)使用那些具有附加值的工具，即所有日志和跟蹤都同步，并且可以輕松地與流程和軟件功能相關(guān)聯(lián)，如圖 3 所示。

圖 3：開發(fā)人員可以可視化 Android 記錄器和內(nèi)核調(diào)試消息以及之前引入的跟蹤。

請(qǐng)注意，Android 日志并沒有與重要的內(nèi)核調(diào)試消息分開，查看這些消息不再需要工作的用戶空間應(yīng)用程序（例如 dmesg 或 logcat）。當(dāng)系統(tǒng)損壞并且查看器應(yīng)用程序或調(diào)試橋不再運(yùn)行時(shí)，通常需要訪問跟蹤。一個(gè)示例是引導(dǎo)的早期階段或與深度睡眠模式之間的轉(zhuǎn)換。該分析解決方案通過虛擬平臺(tái)提供的非侵入式控制和檢查功能直接從嵌入式軟件中捕獲跟蹤。

虛擬 ARM 開發(fā)板和工具通過強(qiáng)大的系統(tǒng)級(jí)分析工具補(bǔ)充了現(xiàn)有的 Android 開發(fā)環(huán)境。該板可與使用 Android 調(diào)試橋的 Google Eclipse SDK 等工具配合使用。RealView Debugger （RVD）、Lauterbach 或 Data Display Debugger （DDD） 等最先進(jìn)的調(diào)試器可以使用板作為目標(biāo)而不是硬件來執(zhí)行嵌入式軟件調(diào)試（參見圖 4）。

這種高水平的可見性以及非侵入式檢查和可控性使調(diào)試 Android 成為一項(xiàng)更加簡(jiǎn)化和可預(yù)測(cè)的任務(wù)。

審核編輯：郭婷