Meta 将 Android 虚拟设备框架 Cuttlefish 原生移植到 Apple Silicon Mac

Meta 的 Reality Labs 负责打造 AI 眼镜等产品。模拟器让我们能够在不依赖稀缺物理硬件的情况下扩展开发与测试。

针对非手机类 Android 设备的软件测试，其效果取决于虚拟设备能在多大程度上复现物理产品的软件行为。像 Goldfish 这样的轻量级模拟器虽然能解决一部分问题，但它与真实设备之间的差异可能会把 bug 隐藏到开发后期才暴露。这种保真度的缺失还会削弱人们对设备模拟的信任，导致对稀缺物理硬件的依赖进一步加重。

Cuttlefish 是 Android 开源项目（AOSP）的虚拟设备框架，用于在虚拟硬件上测试 Android 软件。它启动的系统镜像与真实硬件相同，并在虚拟硬件上运行贴近真实的软件栈。这让 Cuttlefish 能够比轻量级模拟器更紧密地跟踪物理设备的行为。

遗憾的是，Cuttlefish 仅支持 Linux，而我们的应用与库开发者使用的是搭载 Apple 芯片的 Mac。这迫使我们同时维护 Goldfish 和 Cuttlefish 两套方案。

我们清楚，如果能整合到单一的、基于 Cuttlefish 的平台，就能让所有开发者都用上同样的高保真虚拟设备。难点在于移植整个技术栈，让 Cuttlefish 在 macOS 上原生运行。

碎片化的代价

同时维护两套模拟器平台带来了沉重的运维负担：它消耗计算资源，让开发者感到困惑，也拖慢了模拟器团队。每个工具都需要支持两个独立平台，基础设施和工程能力也被一分为二。此外，开发者还必须根据自己的工作方式选择模拟器目标：Goldfish 到处都能跑，但保真度较低；Cuttlefish 则需要 Linux。

AOSP 本身就反映了这种分野：Goldfish 面向应用开发者，而 Cuttlefish 服务于 Android 平台开发者。只要维持这种分隔，我们就会持续承受碎片化带来的后果。

技术栈与 macOS 上的缺口

Cuttlefish 是编排层，而真正运行客户机操作系统的是虚拟机监视器（VMM）。在 Linux 上，Cuttlefish 通常使用 crosvm，但此前也曾支持 QEMU 作为备选 VMM。随着时间推移，那套集成逐渐处于失活状态。为了在 macOS 上实现 Apple 芯片原生支持，我们重新启用了 QEMU 支持。

Cuttlefish 的许多虚拟设备使用 vhost-user 后端——这些独立进程通过 socket 向 QEMU 提供 virtio 设备。这一架构很清晰，但其中很大一部分是带着硬性的 Linux 假设编写的。其中有三个假设在 macOS 上不成立。vhost-user 机制被限制在 Linux 上，无法构建或运行。Apple 的 hypervisor 施加了 QEMU 未曾预料到的资源限制。最后，原生显示、构建和签名路径都不存在。我们逐一解决了这三个问题。

Cuttlefish-on-Mac 技术栈。Cuttlefish 编排由 QEMU 支撑的虚拟设备。橙色高亮部分是 Mac 专属工作：为 vhost-user 添加 macOS 支持、增加 QEMU HVF 后端中的内存区域跟踪槽位，以及使用原生 Cocoa 显示和代码签名路径。

让 vhost-user 走出 Linux

结构上最重要的改动在 QEMU 的 vhost-user 路径中。前端、libvhost-user，以及 vhost-user-blk 之类的 contrib 后端，此前都被限制在 Linux 上。我们放宽了这些构建限制，使 vhost-user 前端和库既能在 Linux 上构建，也能在 macOS 上构建。这样一来，Cuttlefish 的设备后端在 Mac 上也能像在 Linux 上一样交给 QEMU 处理。没有这一步，让 Cuttlefish 值得一用的高保真设备模型就无法在 Linux 之外使用。

在 Hypervisor.framework 的约束下工作

在 Apple 芯片上，QEMU 通过 HVF（Hypervisor.framework）而非 KVM 进行加速。QEMU 的 HVF 后端没有跟踪足够多的内存区域，无法满足较大的 Cuttlefish 配置。我们提高了其跟踪槽位数量，使这些配置能够正确运行。

可用的原生显示

本地应用开发需要可交互的显示，让开发者能够直接查看虚拟设备并与之交互。为了实现直接交互并摆脱对 WebRTC 接口的依赖，我们转向了 QEMU 的原生 Cocoa 显示。相关改动包括：

• BGRA 像素格式支持：确保显示渲染准确，消除 Apple 芯片上的视觉伪影。
• 鼠标点击即触摸：将指针操作转换为触摸输入，以便与触摸屏设备交互。
• 自定义几何参数：为 graphic_console_init 增加 -g 标志，用于显示配置。

我们还启用了不稳定的 Rutabaga 结构体，以匹配 gfxstream/rutabaga 配置中 Rust 侧的图形 ABI。

在 Apple 芯片上构建与签名

最后是构建和打包工作：初步的 Darwin 构建支持、在 macOS 上为 arm64 构建 QEMU，以及工具链修复。macOS 构建除了需要代码签名和公证支持外，还需要 JIT entitlement。在 Cuttlefish 一侧，我们添加了 macOS 宿主支持，使该框架的编排部分能够在 Mac 上构建和运行，而不再假设宿主是 Linux。

收益

通过迁移到统一平台，我们降低了维护要求，减少了基础设施需求，消除了冗余工具，提升了保真度，并确保开发者运行的是与 CI 中完全相同的 Cuttlefish 虚拟设备。

单一平台也让在共享技术栈上支持各种能力变得更加容易，包括：

• 蓝牙配对与连接。
• Wi-Fi。
• 蜂窝网络。
• 3D 图形。
• 无线更新（OTA）测试，用于在虚拟设备上演练无线更新流程。
• Fastboot。
• 快照，用于在 CI 和开发流程中保存与恢复设备状态。

（原文较长，此处译出前 6000 字，完整内容请点「打开原文」。）