windbg使用教程（调试异常及死锁等）

印度阿三17 2020-12-09

展开全文

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：

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./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