嵌入式软件问题的分析与解决

软件问题的分析与解决

嵌入式软件由于调试手段的限制、部署场景的多样化、软硬件问题混合在一起、外部环境因素的影响等因素，导致软件经常会遇到一些非常难以解决的问题。

3.1 解题思想

熟悉软件的业务流程：从业务的角度发现问题、复现问题并解决问题。

熟悉软件的总体架构：软件架构是解决难题问题的基本框架，基于软件架构解决问题不会陷入到局部细节，导致修复一个问题的同时产生新的问题，不会犯原则性、方向性错误。

熟悉软件代码的实现：熟悉代码的细节，能够更好、更快的在蛛丝马迹中找到证据和突破点，甚至在问题还没有收敛前，提供一种收敛的方向，引领问题的解决，对代码的熟悉程度直接关系到解决问题的速度。

3.2 调试手段和信息不足相关问题

3.2.1 现场偶发性、难复现性引发的问题

一些偶发性现象级问题，甚至导致系统偶发性的重启，无法复现，设备重启之后，故障消失后，再也很难复现。

1、分析日志文件

从log中寻找异常提示，是应对不可重复性、偶发性故障最基本的手段。在系统某处发生异常时，一定会在log中留下蛛丝马迹，可以请客户协助提供串口日志，在log文件中查找问题。或者设备自己内部记录log，但嵌入式设备由于存储空间的限制，可能先前过于久远的信息，就会被新的信息被覆盖，针对这种情况，就需要定期清除无效日志。有些异常会导致系统重启，而重启之后，就会导致异常信息被正常重启的信息覆盖，这就需要系统能够支持log的备份。不管怎么样，log为定位现场问题提供了最基本的、最主要的信息来源。一个完善的log机制，对于定位现场问题非常有帮助。如果不满足，可能首要任务是先完善日志功能。

2、回退软件版本，紧急消除现场问题

有些现场问题，虽然偶发事件，但发生后影响严重，客户无法接受。针对这种情况，在解决问题之前，可以先把软件降级，降级到相对稳定，没有严重故障的版本。

3、比较相邻版本之间的代码改动

如果不容易复现的故障，确认在升级了某个软件版本之后才出现的，而其他现场条件都没有变化，且分析log也无法发现异常点。此时，一种高效的解决此问题的方法，就是比较两个版本之间的代码的改动。

代码改动比较少，分析代码比较容易；如果代码改动比较多，就需要根据用户描述的现象，结合前后代码的改动模块，初步分析最可能是哪个模块引起的，这种往往需要对系统架构较深刻的理解。在众多修改模块中，分析最有可能关联的代码模块的改动，然后逐一排查 。分析代码的改动与出现的现象之间可能的关联关系，对开发人员个人的技术素养和方法论有较高的要求 。比较相邻版本之间的代码改动，针对某些棘手的现场问题，有时候确实是一个非常有效的手段。

4、问题复现

虽然常规来说现场很难复现，但可以人为的修改软件、构建或增加模拟数据，人为创造或触发条件，增加故障复现的几率。在设计触发条件时，需要围绕用户描述的现场故障现象来设计触发条件，观察是否能否复现，且表现一致。

5、分析代码

根据用户描述的现象，硬分析代码，是一种通用的方法，放之四海皆准的方法，熟悉自身代码的逻辑关系是基本功，但解决问题的效率就比较难把握了。

6、增加 log 更新版本继续测

如果常规的log无法展现故障的异常，就需要在猜测有可能的部分增加日志，在现场复测。但这种日志添加的位置是否合理，决定了问题再次出现时是否能定位问题的准确性。这种方法在工程实践中，实施难度大，需要客户多次配合。

3.2.2 现象与真正的原因不在一起的问题

大多时候解决软件故障，是可以做到头痛医头，脚痛医脚。有些时候，头痛的原因并不在“头”，而在“脚”。这就需要知道“头痛” 与 “脚” 的某种关联关系。

解决这样的问题，对技术人员的综合技能的要求非常高，因为这个问题，不再是局部问题，而是发散到调查该问题的技术人员不熟悉的其他的软件组件领域。即使对于熟悉整个系统的人而言，也是一个难点，因为问题的现象与根源之间的路径是发散的，没有一个确切的路径。

首先，必须以故障的表面现象作为锚点，作为出发点。为后续进一步的调查立一个基点。根据现象找到出问题的代码，根据代码和log分析代码的表面原因。如果确实是本处代码的问题，直接在此解决即可。即头痛医头，脚痛医脚。

很多情形下，真正的原因不在显示异常的地方，比如收到了异常的事件、或参数不合理、或自身状态机的问题等。这时候就需要追溯，为什么会有这样的事件或消息？有时候，由于复杂系统的程序员没有系统的视角，常以为消除了故障表面现象就是解决了问题。很多时候站在系统的视角，可以从多个层面加以解决，消除异常事情，可以从规则过滤模块解决，也可从前置模块或后续模块解决。具体在哪儿解决最合理，这就需要有系统和结构的视角。当然，也曾遇到有人解决类似问题是屏蔽异常消息或者屏蔽ASSERT，并没从根源去消除为什么产生了异常。

3.2.3 报错点发生在第三方库内部

软件报错的地方是在第三方库，而第三方库有没有源代码或不熟悉

如果集成的第三方库没有源代码，则把这个问题上报给第三方，让第三方给出内部出错的原因，更新库或者配合抓日志分析。如果第三方库有源代码的话，可分析第三方代码，增加日志或检查传入第三方库函数的参数是否正确，是否合法；大多数时候，是错误地传入了不合适的参数给第三方库。检查使用第三方的时序是否正确，在软件系统中，时序是一个非常重要，同样的函数，同样的代码，如果时序不对，也会导致代码逻辑紊乱。不过现在提供库或者SDK，一般都有技术支持，也可直接寻求帮助。

3.2.4 软硬件结合导致的无法定位的问题

在嵌入式系统中，有时候会出现硬件异常导致软件状态或逻辑错误，硬件人员很难根据有限的信息判断硬件到底怎么了，通常软件和硬件就会反复的踢皮球。但是用户角度看到的异常是在软件这边。

由于硬件团队对客户现场的设备，通常没有检测手段来判断是否真是硬件问题的，软件团队最好能够通过日志配置，确认硬件故障单元。或者直接将坏机寄回硬件部门，软件配合复现问题，以帮助硬件团队判断。

硬件故障问题，需要特别关注供电、时钟信号，复位时间等，曾经遇到几次因为串口漏电出去导致外部传感器复位异常的问题。总之，软硬件的交合处，是容易扯皮的地方，这需要软件人员也同时了解硬件的工作原理，在出故障时，能够更好的判断是软件异常，还是硬件真的有故障。

还有一个商业上的问题，如果客户感受到是硬件的问题，需要回收设备，会造成很大的经济损失。一般情况下是软件想办法规避异常，毕竟软件复制不需要成本。