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探究鸿蒙系统底座OpenHarmony 的代码质量改进

网友: 文档中心 2023-03-23 11:41:47

提到鸿蒙操作系统（Harmony OS），想必大家并不陌生。其底座OpenHarmony是由华为捐出的鸿蒙开源系统，并且由开放原子开源基金会孵化及运营, 目标是面向全场景、全连接、全智能时代, 搭建一个智能终端设备操作系统的框架和平台, 促进万物互联产业的繁荣发展i。数月前，华为再度突破新的领域——与国航签约，华为将助力国航在以OpenHarmony为底座的HarmonyOS框架上构建应用/服务。作为汽车行业的新势力，华为在汽车领域拥有卓越的表现，市面上很多汽车已将Harmony OS作为其车机系统。

然而，OpenHarmony并不是专为汽车行业而研发。由于汽车行业的特殊性，车载软件对代码安全性的要求非常严格，在之前的文章《沉浸式测试 | 鸿蒙(HarmonyOS)生态下的智能汽车静态代码分析》中，我们使用了汽车行业主流的静态测试工具QAC验证OpenHarmony的安全性，过了这么久，OpenHarmony代码对汽车行业编码规范的合规性是否有所提升呢？接下来本文将使用汽车行业的另一款权威静态测试工具Klocwork，基于汽车行业内的常用编码规范MISRA C 2012（符合汽车功能安全要求，了解更多请见《带你走近MISRA C 2012》）和CERT（符合网络信息安全要求），对鸿蒙代码的合规情况进行测试。

本文对OpenHarmony主干源码1348版本的wifiiot_hispark_pegasus工程进行静态测试。

编译OpenHarmony

当前阶段，大部分的开发板源码还不支持在Windows环境下进行编译，如Hi3861、Hi3516系列开发板，因此需使用Ubuntu的编译环境对源码进行编译。

而在虚拟机中搭建Hi3861开发板环境步骤极为复杂，所以本文选择在OpenHarmony为开发者提供的Docker环境下进行编译，该方案在很大程度上简化了编译前的环境配置。伴随着越来越多的开发者使用Docker作为其开发环境，Klocwork也提供了Docker环境下静态分析方案支持。

搭建Docker环境

在使用Docker环境前需要先完成以下操作：
1、安装Docker。
2、获取OpenHarmony源码。
具体操作请见官方文档。

编译源码

完成Docker环境搭建并获取源码后，我们就可以对源码的wifiiot_hispark_pegasus工程进行编译了。具体步骤如下：

  • 进入源码根目录，执行hb set，根据提示选择wifiiot_hispark_pegasus工程。
    在这里插入图片描述

  • 执行hb build -f编译wifiiot_hispark_pegasus工程。显示build success说明编译成功。
    在这里插入图片描述

编译的成功证明环境搭建成功，进而可以顺利进行Klocwork静态分析。

Klocwork静态分析

Klocwork是一款针对开发人员生产力、SAST和DevOps/DevSecOps的最佳静态代码分析工具，支持C、C++、C#、Java、JavaScript、Python和Kotlin，可以与CI/CD工具、容器、云服务和机器配置集成，使自动化安全测试变得容易。

下面是Klocwork测试OpenHarmony代码的步骤。

  • 执行如下命令创建Klocwork工程openharmony_test：

    kwadmin --url http://192.168.9.116:8089/ create-project openharmony_test

Klocwork Validate平台是一个集中存储分析数据、趋势、度量和整个组织代码库配置的平台，可通过web浏览器访问。我们来到web端Validate中就可以看到刚才所创建的工程openharmony_test。

在这里插入图片描述

  • 执行下面同步命令，将wifiiot_hispark_pegasus工程源码同步到Klocwork的openharmony_test工程中来。

    kwinject hb build -f

  • 分析工程
    执行分析前可在Validate中进行分析配置，勾选分析过程所需的规则。
    在这里插入图片描述

配置完成后执行下面命令开始分析：

kwbuildproject --url http://192.168.9.116:8089/openharmony_test ./kwinject.out --tables-directory ./Openharmony/my_tables

显示下面结果表示分析成功。

在这里插入图片描述

  • 将分析结果上传到Validate

    kwadmin --url http://192.168.110.110:8089/ load openharmony_test my_tables/

下面结果表示上传成功：
在这里插入图片描述

分析结果

来到Validate查看Klocwork分析结果。
工程配置的详细信息如下：
在这里插入图片描述

wifiiot_hispark_pegasus工程工1652个文件，共分析了1557个.c文件、95个系统头文件，源码共180720行，注释共138844行。分析模块类别为：C和C++分析、CERT分析以及MISRA分析。

MISRA规则分析结果

Category Details列举了wifiiot_hispark_pegasus工程对MISRA规则违规情况的汇总：
在这里插入图片描述

违反Mandatory Rules规则数量排名前十的文件汇总：
在这里插入图片描述

CERT规则分析结果

列举了wifiiot_hispark_pegasus工程对每条CERT规则违规情况的汇总：
在这里插入图片描述

违反每条CERT规则数量排名前十的文件汇总：
在这里插入图片描述

Validate合规报告

Validate可生成定制化合规报告。这里我选择生成pdf形式的Generic合规报告，列举出了违规情况详情、规则的分类与其对应的检查器、违反规则源码所在文件及行数。
在这里插入图片描述
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下面我们选出部分违反的MISRA C 2012 with Amendment 2 (C11) certified与CERT规则进行简单介绍：
MISRA C 2012规则分为三种不同类别：Mandatory（强制）、Required（要求）和Advisory（建议）。

Mandatory Rules:

  1. FUNCRET.GEN: Non-void function does not return value.
  • 规则说明：FUNCRET.GEN检查器用于查找没有return语句的非void函数。
  • 违规源码：
    在这里插入图片描述

int32_t OH_HashMapCreate函数是非空函数，但返回空值，所以此处违规。

2.UNINIT.STACK.MUST: Uninitialized Variable.

  • 规则说明：UNINIT.STACK.MUST检查器查找变量未初始化的行为。
  • 违规源码：
    第28行的变量vargs未初始化，所以此处违规。
    在这里插入图片描述

Required Rules：

  • MISRA.LOGIC.SIDEEFF: Right operand in a logical ‘and’ or ‘or’ expression contains side effects.
  • 规则说明：&&和||运算符的右侧操作数的求值取决于左侧操作数的值。如果右边的操作数包含副作用，那么这些副作用可能会发生，也可能不会发生，这可能与程序员的预期相反。如果程序员依赖于发生的副作用，则对其中一个逻辑运算符的右手操作数的条件求值很容易导致问题。
  • 违规源码：
    在这里插入图片描述

在162行中，将第118行的FOR_EACH_HC_VECTOR函数定义为一个for循环，而在表达式index < (vec).size(&(vec)) && \ (iter = (vec).getp(&(vec), index))中，&&操作符的右操作数中发生了赋值运算，导致该表达式具有副作用，所以此处违规。

Advisory Rules

MISRA.GOTO: Goto statement is used

  • 规则说明：不得使用goto语句，因为无限制地使用goto语句会导致程序的非结构化和极难理解。
  • 违规源码：
    在这里插入图片描述

第669行使用了goto语句，所以此处违规。

CERT C Recommendations: CERT MSC13-C: Detect and remove unused values

VA_UNUSED.GEN: Value is Never Used after Assignment.
  • 规则说明：VA_UNUSED.GEN检查器查找分配给局部变量的值，这些值在下一次赋值或函数结束之前从未使用过。
  • 违规源码：
    在这里插入图片描述

第141行对变量sessionKey赋值，但后面未使用该变量，所以此处违规。

CERT C Recommendations: CERT EXP00-C: Use parentheses for precedence of operation

  • CERT.EXPR.PARENS: The precedence of operators within expressions should be made explicit.
  • 规则说明：运算符在表达式中的优先级应该是显式的。
  • 违规代码：
    在这里插入图片描述

第395行的表达式if (altGroup != NULL && AddStringToJson(reqParam, FIELD_ALTERNATIVE, altGroup) != HC_SUCCESS)优先级不明确，所以此处违规。

总结

本文使用Klocwork对OpenHarmony部分代码进行静态测试，我们了解了OpenHarmony对于汽车行业常用编码规范的合规情况，同时也对MISRA与CERT编码规范有了初步的认识。通过此次分析我们不难看出，与过去的版本相比，OpenHarmony的代码质量在不断提升。但对于想将OpenHarmony应用于汽车行业的开发者来说，还需要根据汽车行业的要求，对OpenHarmony代码进行调整，以符合汽车功能安全与信息安全编码规范。

i出自《OpenHarmony - 应用开发入门指南》。

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