.NET高級偵錯之sos命令輸出看不懂怎麽辦

2024-02-27碼農

一：背景

1. 講故事

很多.NET開發者在學習高級偵錯的時候，使用sos的命令輸出會發現這裏也看不懂那裏也看不懂，比如截圖中的這位朋友。

.NET高級偵錯屬於一個偏冷門的領域，國內可觀測的資料比較少，所以很多東西需要你自己去探究原始碼，然後用各種偵錯工具去驗證，相關原始碼如下：

coreclr: https://github.com/dotnet/runtime

windows: https://github.com/reactos/reactos

linux: https://www.kernel.org/

這一篇權當拋磚引玉，來引導一下如何去探索。

二：WinDbg 分析

1. 復原現象

為了方便講述先上一段簡單的測試程式碼，來觀察一下執行緒列表中所謂的 lockcount 列。

internal classProgram { staticvoidMain(string[] args) { Console.WriteLine("hello world..."); Debugger.Break(); } }

接下來用 windbg 附加一下，使用 !threads 命令觀察輸出。

從上面的卦中可以看到 Lock Count=0 ，那這裏的值取自源碼的哪裏呢？

2. 取自哪裏

大家要知道每一行記錄都是在 coreclr Thread 中摘取出來的欄位，言外之意就是可以把 Thread 所有資訊給展示出來，可以用 dt 命令，簡化後如下：

0:000> dt coreclr!Thread 000001A8B862DBB0 +0x000 __VFN_table : 0x00007ffd`d2f93c70 =00007ffd`d30ce8d8 m_DetachCount : 0n0 =00007ffd`d30ce8d4 m_ActiveDetachCount : 0n0 =00007ffd`d30cf4dc m_threadsAtUnsafePlaces : Volatile<long> +0x008 m_State : Volatile<enum Thread::ThreadState> +0x00c m_fPreemptiveGCDisabled : Volatile<unsigned long> +0x010 m_pFrame : 0x0000006f`df57e328 Frame +0x018 m_pDomain : 0x000001a8`b8623c20 AppDomain +0x020 m_dwLockCount : 0 +0x024 m_ThreadId : 1 ...

透過仔細分析卦中資訊，可以發現這個 lockcount 其實就是 m_dwLockCount 欄位，知道是這個欄位之後接下來就是尋找coreclr源碼啦，截圖如下：

從源碼註釋中看的非常清楚，這個欄位可用來跟蹤5中鎖。

critical p

spin lock

syncblock lock

EE Crst

GC lock

接下來搜尋下源碼看看 m_dwLockCount 是怎麽更新的，可以發現如下兩處，並且都是和同步塊索引相關，截圖如下：

inline void Thread::IncLockCount() { LIMITED_METHOD_CONTRACT; _ASSERTE(GetThread() == this); m_dwLockCount++; _ASSERTE(m_dwLockCount != 0 || HasThreadStateNC(TSNC_UnbalancedLocks)); } inline void Thread::DecLockCount() { LIMITED_METHOD_CONTRACT; _ASSERTE(GetThread() == this); _ASSERTE(m_dwLockCount > 0 || HasThreadStateNC(TSNC_UnbalancedLocks)); m_dwLockCount--; }

接下來要做的一件事就是如何自增 m_dwLockCount 值來模擬達到這位朋友的 1024。

3. 如何模擬復現

其實當你知道是跟蹤這五種鎖，要模擬就非常簡單了，為了方便講述上一段測試程式碼，利用 lock 讓 m_dwLockCount 欄位不斷自增，參考如下：

internal classProgram { publicstaticobject[] locks; staticvoidMain(string[] args) { locks = Enumerable.Range(0, 100).Select(i => newobject()).ToArray(); foreach (var item in locks) { Monitor.Enter(item); } Debugger.Break(); Console.ReadLine(); } }

接下來用 windbg 附加觀察一下。

0:000> !t ThreadCount: 3 UnstartedThread: 0 BackgroundThread: 2 PendingThread: 0 DeadThread: 0 Hosted Runtime: no Lock DBG ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception 016c90 00000239840DDBB0 2a020 Preemptive 0000023985B2BB38:0000023985B2D478 00000239840d3c20 100 MTA 52217800000239859640B0 2b220 Preemptive 0000000000000000:000000000000000000000239840d3c20 0 MTA (Finalizer) 736d00 0000023984197700102a220 Preemptive 0000000000000000:000000000000000000000239840d3c20 0 MTA (Threadpool Worker) 0:000> dt coreclr!Thread 00000239840DDBB0 +0x000 __VFN_table : 0x00007ffd`d2f93c70 =00007ffd`d30ce8d8 m_DetachCount : 0n0 =00007ffd`d30ce8d4 m_ActiveDetachCount : 0n0 =00007ffd`d30cf4dc m_threadsAtUnsafePlaces : Volatile<long> +0x008 m_State : Volatile<enum Thread::ThreadState> +0x00c m_fPreemptiveGCDisabled : Volatile<unsigned long> +0x010 m_pFrame : 0x00000074`a937e888 Frame +0x018 m_pDomain : 0x00000239`840d3c20 AppDomain +0x020 m_dwLockCount : 0x64

這裏順便提一下，如果你想即時觀察 m_dwLockCount 更改的執行緒棧資訊，可以在 Thread+0x20 處下一個ba硬體斷點即可。

0:000> !t ThreadCount: 3 UnstartedThread: 0 BackgroundThread: 2 PendingThread: 0 DeadThread: 0 Hosted Runtime: no Lock DBG ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception 01618800000290D550DBB0 2a020 Preemptive 00000290D6F4AD20:00000290D6F4B478 00000290d5503c20 0 MTA 52686c 00000290EF3F40B0 2b220 Preemptive 0000000000000000:000000000000000000000290d5503c20 0 MTA (Finalizer) 73312c 00000290D55C7740 102a220 Preemptive 0000000000000000:000000000000000000000290d5503c20 0 MTA (Threadpool Worker) 0:000> ba w4 00000290D550DBB0+0x20 0:000> g ModLoad: 00007ffd`cff80000 00007ffd`cffd1000 C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\3.1.32\System.Collections.dll ModLoad: 00007ffd`d00d0000 00007ffd`d0103000 C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\3.1.32\System.Runtime.Extensions.dll Breakpoint 1 hit coreclr!JIT_MonEnter_Portable+0x65: 00007ffd`d298c8a5 4883c430 add rsp,30h 0:000> kL 5 # Child-SP RetAddr Call Site 00000000b5`f917e780 00007ffd`72e917f4 coreclr!JIT_MonEnter_Portable+0x65 01000000b5`f917e7c0 00007ffd`d29b6ca3 0x00007ffd`72e917f4 02000000b5`f917e860 00007ffd`d294cc62 coreclr!CallDescrWorkerInternal+0x83 03 (Inline Function) --------`-------- coreclr!CallDescrWorkerWithHandler+0x57 04000000b5`f917e8a0 00007ffd`d2953c29 coreclr!MethodDescCallSite::CallTargetWorker+0x196 ...

三：總結

還是那句話，國內 .NET高級偵錯 方面的資料甚少，要想理解sos命令輸出是什麽意思，切記多看源碼，其實本篇重要的不是知識，而是告訴你如何去探究新知的方法。