嵌入式系統(tǒng)工程師，小小軟件碼錯誤也能殺人！

不良軟件碼可能殺人嗎？答案是肯定的，而且悲劇顯然已經(jīng)發(fā)生。

　　最近豐田汽車（Toyota Motor）在美國卷進(jìn)了一樁官司，原告律師指稱豐田一款2005年份Camry車款在2007年于美國奧克拉荷馬高速公路上發(fā)生的一場暴沖死亡車禍，主因就是該車款內(nèi)的電子節(jié)流閥控制系統(tǒng)軟體碼發(fā)生錯誤。

　　據(jù)了解，在上述案件審訊過程中，檢視過豐田電子節(jié)流閥系統(tǒng)軟件碼的嵌入式系統(tǒng)專家作證指出，他們發(fā)現(xiàn)到豐田系統(tǒng)軟件碼的缺陷，而其內(nèi)部的錯誤碼就是造成車輛無預(yù)警暴沖的原因。參與該事故調(diào)查的Barr Group技術(shù)長暨共同創(chuàng)辦人Michael Barr表示：“我們已經(jīng)證實(shí)，只是一個小小的記憶體位元翻轉(zhuǎn)（bit flip），就會造成駕駛?cè)藷o法控制引擎速度，而這種軟體故障是無法依賴任何一種故障安全（fail-safe）機(jī)制偵測出來?！?/P>

　　其實(shí)在這之前，不過豐田已經(jīng)自認(rèn)無罪──因?yàn)槊绹鴩腋咚俟方煌ò踩郑∟HTSA）在 2011年2月結(jié)束了對豐田汽車的調(diào)查，該單位委託NASA的專家檢視豐田的電子節(jié)流閥系統(tǒng)，在為期10個月的調(diào)查期間，并沒有發(fā)現(xiàn)任何電子缺陷可能導(dǎo)致車輛暴沖。雖然NASA報(bào)告并沒有排除軟體導(dǎo)致車輛無預(yù)警加速暴沖的可能性，但嵌入式系統(tǒng)專家們并不認(rèn)為NASA有足夠時間進(jìn)行完整的測試。

　　于是包括Barr Group四位專家在內(nèi)的一個七人小組接手NASA的調(diào)查任務(wù)，深入分析了發(fā)生事故的豐田汽車，并做成了一份長達(dá)800頁的調(diào)查報(bào)告?！拔覀冏隽艘恍?NASA顯然沒有時間做的事情?！盉arr表示，首先就是檢視車用系統(tǒng)的即時作業(yè)系統(tǒng)，找出“未受保護(hù)的關(guān)鍵變量（unprotected critical variables）”，他們觀察且檢視了“子處理器（sub-CPU）”的軟件原始碼，而且“發(fā)現(xiàn)了電子節(jié)流閥故障安全機(jī)制中的漏洞與缺陷”。

　　該專家小組并采用Green Hills模擬器進(jìn)行了模擬：“這進(jìn)一步確認(rèn)某些動作會在看門狗未重新設(shè)定處理器的情形下失效。”Barr的小組也獨(dú)立檢查了在最壞情況下的堆疊深度 （worst-case stack depth）：“我們發(fā)現(xiàn)NASA調(diào)查所依據(jù)的豐田分析報(bào)告有很多嚴(yán)重錯誤?！彼赋?，專家們證實(shí)：“透過車輛測試，那些我們所發(fā)現(xiàn)的缺陷確實(shí)與無預(yù)警暴沖有關(guān)；我們還觀察檢視了汽車黑盒子內(nèi)的軟體碼，發(fā)現(xiàn)它會錯誤記錄車輛意外前最后幾秒的駕駛?cè)藙幼髻Y訊?！?/P>

　　值得一提的是，Barr Group的證詞，在去年12月讓豐田面臨數(shù)十億美元損失的和解案；因?yàn)樵摵徒獍?，專家們所做的詳?xì)技術(shù)性調(diào)查并沒有被公開，直到奧克拉荷馬事故審訊進(jìn)行。該和解案雖平息了數(shù)百起豐田宣布因?yàn)檐囕v暴沖而召回檢修所導(dǎo)致的車輛折價訴訟，該公司仍須面對數(shù)起因?yàn)檐囕v故障所導(dǎo)致的人員受傷或死亡官司。

　　因?yàn)閵W克拉荷馬高速公路事故審訊，專家證詞與發(fā)現(xiàn)得以公開；到底豐田的電子節(jié)流閥控制系統(tǒng)出現(xiàn)了甚么樣的缺陷？

　　Barr 表示，專家針對2005年份的Camry L4車款原始碼以及車內(nèi)測試，證實(shí)其中有部分關(guān)鍵變量并未受軟體崩潰（corruption）保護(hù)，記憶體崩潰的塬始碼也顯現(xiàn)；他相信豐田的工程師應(yīng)該會保護(hù)大量的變量抵抗軟體與硬體導(dǎo)致的崩潰，但卻未能成功映射（mirror）數(shù)個關(guān)鍵變量，也沒有建立任何可以抵抗位元翻轉(zhuǎn)的硬體保護(hù)機(jī)制。他指出，堆疊溢位（Stack overflow）與軟體錯誤導(dǎo)致記憶體崩潰，而問題的關(guān)鍵就在于那些記憶體崩潰，就像是“擦槍走火”。

　　“就算小至一個位元翻轉(zhuǎn)的記憶體崩潰，也能導(dǎo)致程式（task）當(dāng)機(jī)；只要藉由單一硬體事件的擾亂（例如位元翻轉(zhuǎn)），或是眾多軟體錯誤中的一個就能發(fā)生，例如我們在軟體碼中看到的緩衝區(qū)溢位（buffer overflow）以及競態(tài)條件（race condition）?！盉arr表示：“未經(jīng)測試的任務(wù)失敗可能有上千萬種組合，每一種都可能在任何一種車輛/軟體狀態(tài)下發(fā)生，它們多到來不及測試?！?/P>

　　不過Barr指出：“我們在2005年與2008年份Camry車款所做的測試顯示，甚至就是某個當(dāng)機(jī)程式的本身，都可能造成駕駛失去對節(jié)流閥控制系統(tǒng)的控制權(quán)──而此時內(nèi)燃機(jī)仍持續(xù)作動引擎。簡而言之，豐田確實(shí)安裝了故障安全機(jī)制，但其中有漏洞，也無法以UA透過軟體的所有方式來進(jìn)行檢測。”

　　在此特別說明，以上所說的“程式”與智慧型手機(jī)或PC上執(zhí)行的應(yīng)用程式是一樣的，當(dāng)軟體偶爾出現(xiàn)當(dāng)機(jī)狀況，我們通常會重新開機(jī)；而2005年份的Camry L4有安裝一系列程式，但因?yàn)檫@些程式都意味著永遠(yuǎn)執(zhí)行，其中一項(xiàng)若當(dāng)機(jī)就可能造成恐怖的后果。