windbg使用教程（调试异常及死锁等）

2024-02-15 21:04:34

1.背景

最近由于线上的程序发生了死锁，而且重现的概率很低，正好客户反馈一个任务超时了，登上线上环境发现有一个“僵尸”进程，占用内存不波动，cpu仍在占用，

那么用创建转储文件，用windbg调试吧。

2.准备

2.1.下载windbg

需要下载Windows 调试工具 (WinDbg)：Windows 10 SDK，安装时候根据需要，可以只安装Debugging Tools For Windows，即windbg；
如果已下载并安装Windows 10 SDK，而没有安装Windbg，那么在控制面板》程序》Windows Software Development Kit》右键选择更改》change》勾选Debugging Tools For Windows》安装即可；

可参考官方文章：下载 Windows 调试工具

2.2.相关知识

可参考官方文章：

Windows 调试入门

WinDbg 入门（内核模式）

WinDbg 入门（用户模式）

使用 WinDbg 进行调试

后文还会贴出一些有参考价值的博客文章；

2.3.所需文件

2.3.1.DMP文件

.dump（创建转储文件）

可以为进程创建转储文件（dmp），既可以在任务有管理中选中进程》右键》创建转储文件；
也可以用windbg附加到进程（附加后会让程序暂停，注意这时候要用windbg的g（go）或者step out、step over等让程序继续运行，运行完再创建dmp文件）让程序运行到出错位置后，windbg会发现异常并中断，然后输入：.dump /f e:dump/XXXX.dmp，生成全信息的dmp文件；
当然转储文件有多种，详细参考官方文章；

2.3.2.符号文件

需要符号文件，就像VS里面设置符号加载，这里可以包含调试目标程序的符号文件（pdb）路径、microsoft符号文件及符号缓存目录；借助符号文件和源代码可以准确的定位堆栈位置及异常位置；

在windbg中符号路径设置里注意事项：SRV*e:\symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols;C:\Users\heuwz\source\repos\x64\Release

其中*e:\symbols*为符号缓存目录（就像VS中设置符号缓存目录），http://msdl.microsoft.com/download/symbols为microsoft符号服务器，C:\Users\heuwz\source\repos\x64\Release为目标程序符号（pdb文件）所在目录；

在Windbg中Ctrl+s快捷键可以打开设置符号路径面板；

设置时可以合理的利用面板中的Browser按钮选择本地目录，这样可以最大化的避免手动输入可能带来的格式问题；

2.3.3.源代码文件

需要结合符号文件和源代码文件来分析确定堆栈位置、异常位置等再源代码中的位置，从而提供更准确的调试信息，供使用者进一步的分析问题；

设置源代码文件路径（ctrl+p），仅仅是相关的代码文件就可；

同样可以合理的利用面板中的Browser按钮选择本地目录，这样可以最大化的避免手动输入可能带来的格式问题；

3.开始

为方便说明，下面以一个例子进行讲解，

3.1.准备程序

代码（会引发异常）如下，

#include "pch.h"
#include <iostream>
#include <thread>
#include <windows.h>

using namespace std;

class TestClass
{
//  该类仅做示例用，有很多不规范的地方，比如构造函数，析构函数，赋值重载，成员字段公开等问题
//  读者可批判的看待
public:
    int NTest;

};

int main()
{
    std::cout << "Hello World!\n";

    Sleep(50000);

    TestClass* testPtr = 0;

    //  出问题了
    testPtr->NTest = 3;

    std::cout << testPtr->NTest << std::endl;

}

编译生成可执行程序；

3.2.生成DMP文件

windbg发现异常并中断，然后输入：.dump /f e:dump/XXXX.dmp，来生成全信息的dmp文件；更多命令可参见.dump（创建转储文件）
成功生成DMP文件，包含程序异常时的信息；

3.3.调试分析问题

让用户把生成的DMP文件发给自己，然后自己继续用Windbg+DMP文件+符号+源代码文件来调试分析问题；

（1）亲测，可以先设置源码路径和符号路径，再去打开dmp文件，会自动定位到异常位置；
（2）亲测，也可以先打开dmp文件；再设置符号路径（ctrl+s），注意设置完后勾选reload；再设置源代码文件路径（ctrl+p），仅仅是相关的代码文件就可，也会自动定位到异常位置；

（3）符号路径设置里注意事项：SRV*e:\symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols;C:\Users\heuwz\source\repos\x64\Release
其中SRV后面**中间的路径为符号缓存路径，会将通过后面符号器下载的符号缓存到这个位置；后面紧跟的是微软符号服务器；再后面是调试的dmp文件对应exe的符号路径；
（4）设置符号路径和代码文件路径时可以用browser按钮来设置，这样会避免格式出错问题；

当然如果是死锁问题，那么需要输入命令：!analyze -v -hang

回车，等待分析完，然后结合其他命令，如，

~*kb：显示当前进程所有线程的堆栈；

~1kb：显示一号线程堆栈；

d：命令显示esp寄存器指向的内存；

!cs -s：如果可能的话，显示每个临界区的初始堆栈回溯；

!cs -l：仅显示锁定的临界区；

!locks：查看所有的线程占用的锁情况；

~~[ce84]s：切换到线程ce84；

kb：查看该线程的函数调用栈情况；

定位各线程的堆栈和对应在代码中的位置，然后分析产生死锁的原因；

3.4.其他

可以用windbg分析dmp，也可以直接用vs打开dmp文件来分析，
实测过程中，
（1）用windows管理器的“创建转储文件”生成的dmp，既可以用vs打开，也可以用windbg打开；
（2）用windbg附加到进程的方式（附加后会让程序暂停，注意这时候要用windbg的g（go）或者step out、step over等让程序继续运行，运行完再创建dmp文件）
让程序运行到出错位置后，windbg会发现异常并中断，然后输入：.dump /f e:dump/XXXX.dmp，来生成全信息的dmp文件；
这种方式的dmp文件可以用windbg分析，但用vs打开会提示版本过旧，无法打开；原因可能如下使用 Visual Studio 打开转储文件

4.参考资料

除了官方文章外，学习过程中还参考了如下文章，

4.1.参考较多的文章

1、使用windbg抓取崩溃文件和分析的过程
https://blog.csdn.net/breaksoftware/article/details/13989025

备注：实操性强；

2、winDbg定位异常崩溃和线程死锁三步骤
https://blog.csdn.net/lv_yjie2011/article/details/41706231
备注：这一篇博客属于导航类的博客，导航到了其他博客，也十分有帮助；

3、WinDbg非常简单的调试dmp文件
https://blog.csdn.net/u010340160/article/details/84452408
备注：这篇博客说的没错，很简单，但对于新手来说太简单了，很多相关的概念和原理没说，只是一个流程，照着做；
4、记录windbg调试临界区死锁问题
https://www.cnblogs.com/pro-love/p/10936029.html
备注：实操性强，有帮助；
5、windbg解决线程死锁
https://blog.csdn.net/woshiyuanlei/article/details/47657313
备注：介绍了丰富的windbg命令，根据需要可以参考；

4.2.其他参考文章

1、17.windbg-!cs、~~[TID]（经典死锁）
https://blog.csdn.net/hgy413/article/details/7572097
2、Windbg中查看函数参数
https://blog.csdn.net/wonderdaydream/article/details/73554644
3、Windbg找出死锁
https://www.cnblogs.com/leo_wl/p/3406212.html
4、windbg的使用四（Windbg检查死锁）
https://blog.csdn.net/chenchong_219/article/details/25081379
5、windbg调试死锁,好迷茫,请教
https://bbs.csdn.net/topics/390740501?page=1
6、win10ltsc版基本信息及优点介绍
http://www.somode.com/softjc/9504.html
7、VC2005中fopen的ccs=UNICODE实测<zt> + UTF8 如何转变为 ansi
https://www.cnblogs.com/slash/archive/2010/06/27/1766225.html
8、多线程死锁调试小技巧
https://www.cnblogs.com/zhuyp1015/p/3618863.html
9、Detecting reflective DLL loading with Windows Defender ATP
https://www.microsoft.com/security/blog/2017/11/13/detecting-reflective-dll-loading-with-windows-defender-atp/
10、Application Control for Windows
https://docs.microsoft.com/en-us/windows/security/threat-protection/windows-defender-application-control/windows-defender-application-control
11、What's new in Windows 10 Enterprise 2019 LTSC
https://docs.microsoft.com/en-us/windows/whats-new/ltsc/whats-new-windows-10-2019
12、windbg调试std::mutex死锁问题！！！
https://blog.csdn.net/jiangdong2007/article/details/89513524

可以再研究下符号服务器的搭建，这样方便给客户调试问题；

5.结论

很多时候，用户使用程序出现问题了或者线上机器运行程序出现问题了，不方便在用户电脑上/线上机器调试问题，如果再在用户电脑/线上机器上安装VS，拉取源代码仓库，那就更难可行并且问题风险多多，操作复杂；

那么这时候可以让用户转储为DMP文件，并提供程序的版本号等信息，然后自己用Windbg或者VS调试分析问题，当然这样又会引发两个怎么让工作效率更高更可靠的问题，

1、用户使用程序崩溃了要手动联系开发方并手动生成DMP文件发发给开发方吗？

2、符号文件该怎么管理？用户告诉你了版本号，你还能找到符号文件吗？

当然这两个问题，大公司都有解决方案；

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