如果不觸及 Android 軟件堆棧的內部，就無法在新設備上啟動 Android。雖然 Java 應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 內核及其驅動程序中完成工作。此外，特定于設備的服務和應用程序需要與 Android 的其余部分一起集成和測試。

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

為了解決這個問題，CoWare 開發了適用于 Android 的 Virtual ARM 開發板，它提供了一個 Android 感知的調試和分析框架，支持確定性和連續的自上而下的調試方法。Android 意識首先通過檢測和跟蹤 ARM Linux 操作系統上下文（如中斷處理程序、內核線程、驅動程序和用戶空間進程）的能力而引人注目。立即觀察進程調度的能力可以洞察整個系統行為。

例如，圖 1 顯示了設備從深度睡眠掛起模式恢復后系統死鎖的在線上下文跟蹤。當設備喚醒但未對任何按鍵或觸摸屏做出反應時，系統陷入軟件中斷 （swi） 處理程序和 Android 的輸入設備讀取器進程 （InputDeviceRead） 之間的死鎖。通過這種分析，很明顯沒有其他重要進程（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備從深度睡眠掛起模式喚醒后出現系統死鎖。

支持自上而下的調試流程，每個過程都可以在功能上進一步研究到指令級。甚至可以跟蹤內存訪問，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 輸入設備讀取器進程與內核軟件中斷之間的函數級交互。識別實際執行的代碼有助于隔離大型第三方軟件代碼庫中需要開發人員注意的位置，并演示軟件如何跨各個層進行交互。在圖 2 中，觀察 Android 中間件函數 read_notify 如何觸發內核軟件中斷 swi。

圖 2：調試 Android 用戶空間和 Linux 內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。無需對軟件的任何部分進行檢測或更改，Android 記錄器和內核調試消息就會與之前引入的跟蹤一起被捕獲和可視化。這樣，開發人員可以繼續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聯，如圖 3 所示。

圖 3：開發人員可以可視化 Android 記錄器和內核調試消息以及之前引入的跟蹤。

請注意，Android 日志并沒有與重要的內核調試消息分開，查看這些消息不再需要工作的用戶空間應用程序（例如 dmesg 或 logcat）。當系統損壞并且查看器應用程序或調試橋不再運行時，通常需要訪問跟蹤。一個示例是引導的早期階段或與深度睡眠模式之間的轉換。該分析解決方案通過虛擬平臺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 開發板和工具通過強大的系統級分析工具補充了現有的 Android 開發環境。該板可與使用 Android 調試橋的 Google Eclipse SDK 等工具配合使用。RealView Debugger （RVD）、Lauterbach 或 Data Display Debugger （DDD） 等最先進的調試器可以使用板作為目標而不是硬件來執行嵌入式軟件調試（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試 Android 成為一項更加簡化和可預測的任務。

審核編輯：郭婷