星云精準(zhǔn)測(cè)試對(duì)安卓底層驅(qū)動(dòng)代碼的測(cè)試案例分析

Android原生底層驅(qū)動(dòng)應(yīng)用面極廣，但一直沒(méi)有很好的辦法進(jìn)行質(zhì)量追蹤。本文借助星云精準(zhǔn)測(cè)試的高可靠性的測(cè)試技術(shù)手段，針對(duì)Android原生底層驅(qū)動(dòng)進(jìn)行分析、插樁、編譯、采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析等，逐步講解精準(zhǔn)測(cè)試是如何實(shí)現(xiàn)android原生底層驅(qū)動(dòng)的對(duì)接。

在本文中，我們可以清晰地查看到如何進(jìn)行技術(shù)對(duì)接的每一步，比如如何使用星云精準(zhǔn)測(cè)試進(jìn)行代碼插樁、實(shí)現(xiàn)測(cè)試用例與采集底層驅(qū)動(dòng)運(yùn)行代碼的數(shù)據(jù)追溯、對(duì)最終采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列分析等。

一、安卓源碼精準(zhǔn)測(cè)試流程概述

經(jīng)分析android源碼的編譯主要依靠Android.bp為紐帶連接起來(lái)；在編譯時(shí)，只需要在想要編譯的模塊目錄下執(zhí)行mm命令即可自動(dòng)的根據(jù)當(dāng)前目錄下的Android.bp文件對(duì)其所包含的模塊進(jìn)行編譯。

主要流程大致為：先將ZOA通信庫(kù)源碼復(fù)制進(jìn)去并加入某一層次的Android.bp中，再通過(guò)對(duì)包含所有Android.bp編譯信息的ninja文件的解析可以得到Shell認(rèn)可的插樁json文件，Shell通過(guò)json文件對(duì)對(duì)應(yīng)目錄的代碼進(jìn)行插樁，插樁完成后，把對(duì)ZOA通信庫(kù)的引用加入該模塊的Android.bp中再放入ZoaInstru.h頭文件后就可以正常編譯出插樁程序了。

二、對(duì)安卓源碼進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)試的準(zhǔn)備工具

1．安卓原生8.1.0系統(tǒng)源碼，放于/data/source2/目錄下

2．shell.tar.gz插樁工具包放于/data/目錄下

3．ZOAMQLib通信庫(kù)源碼放于/data/source2/ frameworks/av/目錄下

4．官方裝有原生8.1.0系統(tǒng)手機(jī)一部

本例是對(duì)/data/source2/ frameworks/av/camera模塊進(jìn)行插樁編譯，首先source build/envsetup.sh配置環(huán)境變量，再lunch后輸入2選擇aosp_arm64-eng，再mm編譯模塊

三、精準(zhǔn)測(cè)試插樁工具部署

在存放精準(zhǔn)測(cè)試插樁工具包的/data/目錄下執(zhí)行命令

tar -zxvf shell.tar.gz

將精準(zhǔn)測(cè)試插樁工具包解壓

cd /data/shell/bin

進(jìn)入shell包bin目錄下打開(kāi)并修改Server.cfg的[SERVER]字段的ip為星云精準(zhǔn)測(cè)試服務(wù)端ip，對(duì)[LOCAL]字段的ip，客戶(hù)端若與服務(wù)端在同一主機(jī)則保持127.0.0.1，若在不同主機(jī)則寫(xiě)明客戶(hù)端ip。

四、ZOA通信庫(kù)加入安卓體系

本次選擇av模塊進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)試的插樁編譯驗(yàn)證模塊，在對(duì)av模塊進(jìn)行深入了解后，解析出其Android,bp的連接其結(jié)構(gòu)大致如此，每一個(gè)最終節(jié)點(diǎn)就代表會(huì)生成一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)或者靜態(tài)庫(kù)。

av大致結(jié)構(gòu)與ZOA通信庫(kù)加入安卓體系示意圖：

注：由于第二層mediadrm模塊庫(kù)目錄過(guò)多不便展開(kāi)，但原理又是相同，所以?xún)H對(duì)該模塊展示骨架信息；綠色部分代表會(huì)產(chǎn)生一個(gè)庫(kù)文件，mediadrm只是骨架結(jié)構(gòu)所以未標(biāo)識(shí)。

本次是將寫(xiě)好對(duì)應(yīng)的Android.bp文件的ZOA通信庫(kù)源代碼目錄整個(gè)復(fù)制到av目錄下，并在av目錄下的Android.bp文件中加入ZOA通信庫(kù)的目錄。

cd /data/source2/frameworks/av/

進(jìn)入av模塊

vi Android.bp

打開(kāi)av模塊的Android.bp文件，并將ZOAMQLib目錄加入其中

ZOA通信庫(kù)加入av模塊的Android.bp圖示：

然后在ZOAMQLib目錄下直接執(zhí)行mm命令，編譯出安卓體系下的ZOA通信庫(kù)。

五、插樁編譯流程

1.生成json文件

android源碼在進(jìn)行編譯時(shí)他會(huì)將所有的Android.bp中的信息提取出來(lái)并添加一些編譯信息來(lái)生成一個(gè)build.ninja文件。該文件中含有編譯的模塊、源代碼和編譯參數(shù)等信息。

通過(guò)android自帶的ninja工具可以將該build.ninja文件轉(zhuǎn)化為包含源代碼路徑、源代碼名字和編譯參數(shù)信息的json文件；再通過(guò)工具可以將要插樁模塊的部分提取出來(lái)生成該模塊的插樁json文件

生成json文件的命令：

/data/source2/prebuilts/build-tools/linux-x86/bin/ninja -t compdb g.cc.cc > compile_commands.json

其中/data/source2/為安卓源代碼路徑

2.插樁代碼

shell編譯器可以通過(guò)該json文件對(duì)該模塊進(jìn)行插樁或還原操作。

插樁代碼命令 shell的路徑/shell -p json文件的路徑/ compile_commands.json

還原代碼命令 shell的路徑/shell -r json文件的路徑/ compile_commands.json

本次插樁與還原命令：

/data/shell/bin/shell -p /data/source2/compile_commands.json

/data/shell/bin/shell -r /data/source2/compile_commands.json

插樁成功后在客戶(hù)端重新加載版本數(shù)據(jù)：

3.編譯鏈接

鏈接通信庫(kù)

cd /data/source2/frameworks/av/camera

進(jìn)入camera目錄下

vi Android.bp

打開(kāi)camera模塊的Android.bp文件并在shared_libs中加入ZOA通信庫(kù)的名字

camera的Android.bp加入ZOA通信庫(kù)鏈接圖示：

加入頭文件

cp /data/shell/include/ZoaInstru.h /data/source2/frameworks/av/camera/include/

將ZOA的頭文件加入被插樁的camera的頭文件夾中

然后就可以按照正常的編譯流程來(lái)進(jìn)行編譯，執(zhí)行mm編譯該模塊。

插樁編譯圖示：

六、測(cè)試方式

本例是將安卓原生8.1.0代碼進(jìn)行插樁后，放入官方8.1.0系統(tǒng)并獲得root權(quán)限的手機(jī)中進(jìn)行測(cè)試

本次插樁的是av模塊的camera部分，所以我們將

camera模塊庫(kù):

/data/source2/out/soong/.intermediates/frameworks/av/camera/libcamera_client/android_arm64_armv8-a_shared_core/libcamera_client.so

ZOA通信庫(kù):

/data/source2/out/soong/.intermediates/frameworks/av/ZOAMQLib/libZOAMQLib/android_arm64_armv8-a_shared_core /libZOAMQLib.so

這兩個(gè)庫(kù)放進(jìn)手機(jī)的/system/lib64/目錄中開(kāi)機(jī)進(jìn)行相機(jī)測(cè)試。

測(cè)試概念圖：

將被測(cè)手機(jī)開(kāi)機(jī)后用usb線連接到電腦上，采用adb端口映射的方法將程序運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫窃凭珳?zhǔn)測(cè)試工具上，再通過(guò)示波器進(jìn)行波形展示。

數(shù)據(jù)傳輸圖：

在星云精準(zhǔn)測(cè)試工具客戶(hù)端打開(kāi)示波器界面，建立測(cè)試用例并選擇測(cè)試用例后點(diǎn)擊 開(kāi)始 并對(duì)手機(jī)進(jìn)行相機(jī)功能的操作就可以在接收到動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)并示波器看到波形了。

示波器接收數(shù)據(jù)圖：

七、精準(zhǔn)測(cè)試-基礎(chǔ)功能

1.覆蓋率

在對(duì)測(cè)試用例錄制完成后就可以在主界面看到覆蓋率等相關(guān)信息。

在函數(shù)列表中隨便點(diǎn)開(kāi)一個(gè)函數(shù)就可以查看該函數(shù)的各項(xiàng)覆蓋率。

1.SCO覆蓋率

SCO覆蓋率即為語(yǔ)句塊覆蓋率，在函數(shù)內(nèi)順序執(zhí)行遇見(jiàn)if、for、while等就算為一個(gè)語(yǔ)句塊。

SC0覆蓋率圖示：

2.MCDC覆蓋率

MCDC 修訂條件判定覆蓋，精準(zhǔn)測(cè)試中對(duì)mcdc做了量化展示，分別統(tǒng)計(jì)單一條件個(gè)數(shù)，針對(duì)每一個(gè)條件判斷是否滿(mǎn)足mcdc覆蓋如果滿(mǎn)足如上圖綠色表示條件滿(mǎn)足mcdc覆蓋，藍(lán)色表示不滿(mǎn)足。并對(duì)MCDC做了詳細(xì)信息的展示（選擇MCDC覆蓋，點(diǎn)擊判定，顯示MCDC的詳細(xì)信息）

MCDC覆蓋率圖示：

注：

1.覆蓋率信息一共有七種，分別為SCO語(yǔ)句塊覆率、True、Flase、Both等條件覆蓋率、Branch條件分支覆蓋率、CDC條件判定覆蓋率、MCDC修正條件判定。

2.精準(zhǔn)測(cè)試默認(rèn)是不關(guān)聯(lián)源碼的，如需要關(guān)聯(lián)源代碼使用，請(qǐng)將源碼復(fù)制到客戶(hù)端本地，在版本上右鍵選擇修改源碼路徑，然后添加源碼路徑來(lái)關(guān)聯(lián)源碼。

2.函數(shù)調(diào)用關(guān)系圖

函數(shù)調(diào)用圖，只有函數(shù)調(diào)用的關(guān)系，能夠比較清楚地看清函數(shù)調(diào)用的層次關(guān)系。當(dāng)點(diǎn)擊其中的某個(gè)函數(shù)時(shí)，能顯示以該函數(shù)為中心，調(diào)用該函數(shù)的上三層和下三層調(diào)用(可點(diǎn)擊設(shè)置層級(jí)進(jìn)行層級(jí)的調(diào)整)。

當(dāng)接收過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)后還能將各項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示在圖像界面中。

3.程序控制流程圖

控制流程圖基礎(chǔ)功能是展示函數(shù)的控制流程，即控制流程圖，用于表示函數(shù)的控制流程、顯示測(cè)試覆蓋率結(jié)果、實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)高效率測(cè)試用例設(shè)計(jì)，進(jìn)行邏輯流程查錯(cuò),以及源碼、測(cè)試用例和相關(guān)文檔之間的雙向自動(dòng)追溯等。

4.簡(jiǎn)易控制流程圖

簡(jiǎn)易控制流程圖功能，以語(yǔ)句塊的形式清晰的展示函數(shù)內(nèi)部的控制邏輯，界面上可以直觀的看出控制流各節(jié)點(diǎn)的測(cè)試覆蓋情況，在展示中，簡(jiǎn)易控制流程圖還可以通過(guò)顏色對(duì)每個(gè)程序塊進(jìn)行覆蓋率標(biāo)識(shí)，在縮略圖中整個(gè)模塊的覆蓋率非常直觀。（背景色為綠色表示有測(cè)試用例覆蓋到該塊）關(guān)聯(lián)源碼后點(diǎn)擊語(yǔ)句塊可定位到代碼具體行。

5.雙向追溯

由于精準(zhǔn)測(cè)試的測(cè)試用例與執(zhí)行過(guò)的函數(shù)綁定，可以在測(cè)試臺(tái)通過(guò)選擇不同的測(cè)試用例來(lái)正向追溯找到它執(zhí)行過(guò)的函數(shù)；或者通過(guò)選擇不同的函數(shù)或代碼來(lái)反向追溯找到執(zhí)行過(guò)它的測(cè)試用例。

正向追溯圖示：

該正向追溯是通過(guò)在左上側(cè)選擇測(cè)試用例來(lái)在下方展示該測(cè)試用例運(yùn)行過(guò)的函數(shù)

反向追溯圖示：

反向追溯既可以通過(guò)左下角的函數(shù)來(lái)追溯運(yùn)行過(guò)該函數(shù)的測(cè)試用例，還可以通過(guò)選擇代碼塊來(lái)追溯運(yùn)行過(guò)該塊的測(cè)試用例。

八、精準(zhǔn)測(cè)試-高級(jí)分析功能

1.智能回歸測(cè)試用例選取

在第一個(gè)版本測(cè)試完成后對(duì)第二個(gè)版本進(jìn)行插樁后就在星云精準(zhǔn)測(cè)試工具生成了第二個(gè)工程版本。此時(shí)我們要做的不是立馬對(duì)新版本進(jìn)行測(cè)試，而是使用我們星云精準(zhǔn)測(cè)試的回歸功能對(duì)新插樁的版本進(jìn)行回歸，它會(huì)根據(jù)版本之間代碼的變化的來(lái)分析出與該函數(shù)相關(guān)的測(cè)試用例，然后根據(jù)測(cè)試用例內(nèi)函數(shù)改變的多少進(jìn)行回歸優(yōu)先級(jí)的排序，智能的推薦出需要重新跑的測(cè)試用例，以及顯示出不需要跑的測(cè)試用例。

智能回歸示例：

cd /data/source2/frameworks/av/camera進(jìn)入到camera目錄下

vi ICamera.cpp打開(kāi)該源碼進(jìn)行修改

在getParameters函數(shù)中加入if(1==1);條件

然后對(duì)camera模塊進(jìn)行插樁，再在客戶(hù)端使用選取回歸測(cè)試用例功能進(jìn)行回歸

由于getParameters函數(shù)內(nèi)新增條件發(fā)生變化，所以運(yùn)行過(guò)該函數(shù)的測(cè)試用例的回歸計(jì)數(shù)就加一，然后該測(cè)試用例就被推薦出來(lái)需要重新去跑一遍。

回歸圖示：

對(duì)精準(zhǔn)測(cè)試而言，其是采用在測(cè)試階段，將測(cè)試用例和它所執(zhí)行過(guò)的函數(shù)綁定的方法。在版本迭代時(shí)會(huì)將上一個(gè)版本的測(cè)試用例繼承下來(lái)，通過(guò)回歸跟上個(gè)版本進(jìn)行比較，哪個(gè)函數(shù)有了變化，那么與其相關(guān)的測(cè)試用例的功能都可能會(huì)發(fā)生變化，所以在回歸時(shí)會(huì)推薦出要重新測(cè)試的測(cè)試用例；而當(dāng)一個(gè)測(cè)試用例里面關(guān)聯(lián)的所有函數(shù)都沒(méi)發(fā)生變化時(shí)他的功能也不會(huì)發(fā)生變化，那么此時(shí)再去測(cè)試一遍該用例是沒(méi)有意義的事情。所以，在新版本插樁完畢后和以前的進(jìn)行回歸后就可以看出哪些用例需要重新跑哪些完全不用再跑。

2.最后執(zhí)行時(shí)序

該部分是執(zhí)行插樁程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)接收時(shí)保存的最后五十個(gè)語(yǔ)句塊執(zhí)行的時(shí)序關(guān)系圖

它可以點(diǎn)擊每一步次序查看執(zhí)行塊的代碼

3.聚類(lèi)分析

聚類(lèi)算法中個(gè)數(shù)的設(shè)置是需要手動(dòng)設(shè)置的，一般看顆粒度的粗細(xì)進(jìn)行設(shè)置。聚類(lèi)算法是通過(guò)測(cè)試用例的代碼相似程度得出結(jié)果的，所以可以幫助我們劃分出來(lái)有哪些測(cè)試用例的代碼相似程度比較高，

本次共設(shè)計(jì)7個(gè)測(cè)試用例，兩次拍照、兩次錄視頻、一次隨便側(cè)、一次打開(kāi)相機(jī)、一次打開(kāi)相機(jī)后閑置。

選擇分類(lèi)個(gè)數(shù)為5后，聚類(lèi)結(jié)果為：

切換為圖形模式為：

10、Web報(bào)表

1.覆蓋率按日增長(zhǎng)曲線圖

使用折線圖清晰的展現(xiàn)每天該版本覆蓋率的變化情況

左下角雷達(dá)圖展示了預(yù)期的各項(xiàng)覆蓋率與實(shí)際各項(xiàng)覆蓋看的差距

右下角對(duì)比了當(dāng)前版本與最新版本各項(xiàng)覆蓋率的差異

2.測(cè)試漏洞的智能分析

在一個(gè)程序中，往往有成百上千的函數(shù)，這些函數(shù)有的是關(guān)聯(lián)整個(gè)程序核心、有的則是開(kāi)發(fā)人員棄而不用，但一直保留遲遲不肯刪除的，針對(duì)這些大量的函數(shù)，“精準(zhǔn)測(cè)試”采用通過(guò)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)的綜合分析，在大量的程序函數(shù)中，通過(guò)計(jì)算直接篩選潛在的高危的測(cè)試漏洞，通過(guò)報(bào)表給予展示。

當(dāng)一個(gè)函數(shù)復(fù)雜度很高但覆蓋率卻很低的時(shí)候其出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的概率就可能比較高

當(dāng)函數(shù)扇入扇出越大時(shí)，意味著其關(guān)聯(lián)函數(shù)越多，結(jié)合其覆蓋率信息也可能是風(fēng)險(xiǎn)較高。