当前观察:如何获取 C#程序 内核态线程栈

2023-06-05 21:05:13 来源:博客园
一:背景1. 讲故事

在这么多的案例分析中,往往会发现一些案例是卡死在线程的内核态栈上,但拿过来的dump都是用户态模式下,所以无法看到内核态栈,这就比较麻烦,需要让朋友通过其他方式生成一个蓝屏的dump,这里我们简单汇总下。

二:如何生成内核态dump1. 案例代码

为了方便演示,来一段简单的测试代码,目的就是观察 Console.ReadLine方法的内核态栈。


(资料图片仅供参考)

internal class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Console.WriteLine("hello world!");            Console.ReadLine();        }    }

通过 任务管理器或者 Process Explorer默认抓取的dump都是 ntdll 之上的空间,可以用 k来看一下。

0:000> k 3 # Child-SP          RetAddr               Call Site00 000000d6`7c9fe328 00007ffe`61405593     ntdll!NtReadFile+0x1401 000000d6`7c9fe330 00007ffd`50724782     KERNELBASE!ReadFile+0x7302 000000d6`7c9fe3b0 00007ffe`215bc742     0x00007ffd`50724782

问题来了,如果我要看下 ntdll!NtReadFile函数对应在内核态中的 nt!NtReadFile方法怎么办呢?只能抓内核态dump,抓内核态dump的方式有很多,这里聊一下其中的两种方式。

2. 使用 notmyfault 抓取

说到 蓝屏我相信有很多朋友都知道,简而言之就是内核态代码出bug导致系统崩溃,也有朋友知道通过增加一些配置可以在蓝屏的时候自动生成 dump 文件,这种 dump 文件就属于内核态,配置如下:

但这里有一个问题,操作系统不可能无缘无故的蓝屏,那怎么办呢?微软想了一个办法,人为的造蓝屏,所以提供了一个叫 notmyfault.exe的工具, MSDN网址:https://learn.microsoft.com/en-us/sysinternals/downloads/notmyfault

有了这些前置基础,接下来就可以操练一下,双击 notmyfault.exe 工具,崩溃原因选择默认的 High IRQL fault,最后点击 Crash按钮,稍等片刻电脑就会蓝屏。截图如下:

我这里用的是一台物理的 迷你主机测试,再次远程连接后,在 C:\Windows下会生成一个 MEMORY.dmp文件,截图如下:

拿到 dump 之后就可以用 windbg 中的 !process之类的命令分析了,非常爽。

1: kd>  !process 0 2 ConsoleApp1.exePROCESS ffffdb05c1641080    SessionId: 1  Cid: 1bc8    Peb: fd877dd000  ParentCid: 15ec    DirBase: 1b9ef3000  ObjectTable: ffffa105fc3d5280  HandleCount: 161.    Image: ConsoleApp1.exe        THREAD ffffdb05bf3c7080  Cid 1bc8.0924  Teb: 000000fd877de000 Win32Thread: ffffdb05c00d0ad0 WAIT: (Executive) KernelMode Alertable            ffffdb05c1902ef8  NotificationEvent        THREAD ffffdb05c0fc6080  Cid 1bc8.07c8  Teb: 000000fd877e4000 Win32Thread: 0000000000000000 WAIT: (UserRequest) UserMode Non-Alertable            ffffdb05be642ae0  NotificationEvent        THREAD ffffdb05be694080  Cid 1bc8.17dc  Teb: 000000fd877e6000 Win32Thread: 0000000000000000 WAIT: (UserRequest) UserMode Non-Alertable            ffffdb05be645860  SynchronizationEvent            ffffdb05be646e60  SynchronizationEvent            ffffdb05be645d60  SynchronizationEvent        THREAD ffffdb05be7e2080  Cid 1bc8.1020  Teb: 000000fd877e8000 Win32Thread: 0000000000000000 WAIT: (UserRequest) UserMode Non-Alertable            ffffdb05b68b53a0  NotificationEvent            ffffdb05be651de0  SynchronizationEvent1: kd> .thread ffffdb05bf3c7080Implicit thread is now ffffdb05`bf3c70801: kd> k  *** Stack trace for last set context - .thread/.cxr resets it # Child-SP          RetAddr               Call Site00 fffff50f`606ed570 fffff800`52c1c9c0     nt!KiSwapContext+0x7601 fffff50f`606ed6b0 fffff800`52c1beef     nt!KiSwapThread+0x50002 fffff50f`606ed760 fffff800`52c1b793     nt!KiCommitThreadWait+0x14f03 fffff50f`606ed800 fffff800`52df04c4     nt!KeWaitForSingleObject+0x23304 fffff50f`606ed8f0 fffff800`53010cdb     nt!IopWaitForSynchronousIoEvent+0x5005 fffff50f`606ed930 fffff800`52fcc9e8     nt!IopSynchronousServiceTail+0x50b06 fffff50f`606ed9d0 fffff800`52ff9ae8     nt!IopReadFile+0x7cc07 fffff50f`606edac0 fffff800`52e0f3f5     nt!NtReadFile+0x8a808 fffff50f`606edbd0 00007ffa`2fb4d124     nt!KiSystemServiceCopyEnd+0x2509 000000fd`8797e108 00000000`00000000     0x00007ffa`2fb4d124

从卦中看,主线程的内核态栈中的 nt!NtReadFile函数果然给找到了。

2. 使用 procdump

如果仅仅是看线程的内核态栈,我发现有一个非常简单的方式,就是在 procudump 中多加一个 mk 参数即可,截图如下:

接下来使用 Terminal 执行 procdump,输出如下:

PS C:\Users\Administrator\Desktop> procdump -ma -mk ConsoleApp -o D:\testdumpProcDump v11.0 - Sysinternals process dump utilityCopyright (C) 2009-2022 Mark Russinovich and Andrew RichardsSysinternals - www.sysinternals.com[16:24:49] Dump 1 initiated: D:\testdump\ConsoleApp1.exe_230605_162449.dmp[16:24:50] Dump 1 writing: Estimated dump file size is 57 MB.[16:24:50] Dump 1 complete: 57 MB written in 0.1 seconds[16:24:50] Dump 1 kernel: D:\testdump\ConsoleApp1.exe_230605_162449.Kernel.dmp[16:24:50] Dump count reached.

从卦中看,当前生成了两个 dmp文件,一个是用户态dump,一个是内核态dump,也能看到后者还不到 1M,和刚才用 notmyfault生成的 500M dump 所存储的信息量相差甚远,但对我目前的场景来说已经够用了。

接下来打开 ConsoleApp1.exe_230605_162449.Kernel.dmp文件,使用 !process找到 ConsoleApp1.exe 的进程。

..................................................For analysis of this file, run !analyze -vnt!DbgkpLkmdSnapThreadInContext+0x95:fffff804`5e688b51 488364242800    and     qword ptr [rsp+28h],0 ss:0018:ffffe10d`62386fd8=ffffe10d5b8fa8100: kd> !process 0 2 ConsoleApp1.exeUnable to read _LIST_ENTRY @ fffff8045ea1e080 0: kd> .reload /userLoading User Symbols0: kd> !process 0 2 ConsoleApp1.exeUnable to read _LIST_ENTRY @ fffff8045ea1e080 

从卦中看居然报错了,那怎么办呢?办法肯定是有办法的,可以到用户态dump中寻找进程ID即可。

0:000> ~.  0  Id: 3adc.5920 Suspend: 0 Teb: 000000d6`7cb98000 Unfrozen   1  Id: 3adc.2240 Suspend: 0 Teb: 000000d6`7cba0000 Unfrozen   2  Id: 3adc.514 Suspend: 0 Teb: 000000d6`7cba2000 Unfrozen   3  Id: 3adc.3c68 Suspend: 0 Teb: 000000d6`7cba4000 Unfrozen ".NET Finalizer"

拿到 3adc进程号后再找下面的主线程,观察它的线程栈信息,输出如下:

0: kd> .process 3adcImplicit process is now 00000000`00003adc0: kd> !processPROCESS ffffcf8d5d5b0080    SessionId: none  Cid: 3adc    Peb: d67cb97000  ParentCid: 4c80    DirBase: 367d95000  ObjectTable: ffff8e81710bbb40  HandleCount:     Image: ConsoleApp1.ex    VadRoot ffffcf8d5b20fcb0 Vads 90 Clone 0 Private 1529. Modified 941. Locked 2.    DeviceMap ffff8e8172645110    Token                             ffff8e815e216060    ReadMemory error: Cannot get nt!KeMaximumIncrement value.fffff78000000000: Unable to get shared data    ElapsedTime                       00:00:00.000    UserTime                          00:00:00.000    KernelTime                        00:00:00.000    QuotaPoolUsage[PagedPool]         153768    QuotaPoolUsage[NonPagedPool]      12648    Working Set Sizes (now,min,max)  (14126, 50, 345) (56504KB, 200KB, 1380KB)    PeakWorkingSetSize                14033    VirtualSize                       2101882 Mb    PeakVirtualSize                   2101888 Mb    PageFaultCount                    15757    MemoryPriority                    BACKGROUND    BasePriority                      8    CommitCharge                      1628    Job                               ffffcf8d53a102c0        THREAD ffffcf8d5ae14080  Cid 3adc.5920  Teb: 000000d67cb98000 Win32Thread: ffffcf8d54c3a3b0 RUNNING on processor 0        THREAD ffffcf8d4f63e080  Cid 3adc.2240  Teb: 000000d67cba0000 Win32Thread: 0000000000000000 INVALID        THREAD ffffcf8d69a32080  Cid 3adc.0514  Teb: 000000d67cba2000 Win32Thread: 0000000000000000 INVALID        THREAD ffffcf8d55003580  Cid 3adc.3c68  Teb: 000000d67cba4000 Win32Thread: 0000000000000000 INVALID0: kd> .thread ffffcf8d5ae14080Implicit thread is now ffffcf8d`5ae140800: kd> k  *** Stack trace for last set context - .thread/.cxr resets it # Child-SP          RetAddr               Call Site00 ffffe10d`62386fb0 fffff804`5e688a7b     nt!DbgkpLkmdSnapThreadInContext+0x9501 ffffe10d`623874f0 fffff804`5e01dcd0     nt!DbgkpLkmdSnapThreadApc+0x3b02 ffffe10d`62387520 fffff804`5e01bb67     nt!KiDeliverApc+0x1b003 ffffe10d`623875d0 fffff804`5e01ad6f     nt!KiSwapThread+0x82704 ffffe10d`62387680 fffff804`5e01a613     nt!KiCommitThreadWait+0x14f05 ffffe10d`62387720 fffff804`5e439c68     nt!KeWaitForSingleObject+0x23306 ffffe10d`62387810 fffff804`5e411fe9     nt!IopSynchronousServiceTail+0x23807 ffffe10d`623878b0 fffff804`5e20d9f5     nt!NtReadFile+0x59908 ffffe10d`62387990 00007ffe`6390d184     nt!KiSystemServiceCopyEnd+0x2509 000000d6`7c9fe328 00000000`00000000     0x00007ffe`6390d184

怎么样,上面的 nt!NtReadFile+0x599函数就是。

三:总结

有时候真的需要去抓内核态dump,总有一些千奇百怪的问题,太难了,这里总结一下给后来人少踩坑吧。

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