記一次 .NET 某工控自動化控制系統 卡死分析

来源:https://www.cnblogs.com/huangxincheng/archive/2022/08/02/16544462.html
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一：背景 1. 講故事 前段時間遇到了好幾起關於窗體程式的 進程載入鎖 引發的 程式卡死 和 線程暴漲 問題，這種 dump 分析難度較大，主要涉及到 Windows操作系統 和 C++ 的基礎知識，所以有必要簡單整理和大家分享一下，上 windbg 說話。 二：WinDbg 分析 1. 主線程此時 ...


一：背景

1. 講故事

前段時間遇到了好幾起關於窗體程式的 進程載入鎖 引發的 程式卡死 和 線程暴漲 問題，這種 dump 分析難度較大，主要涉及到 Windows操作系統 和 C++ 的基礎知識，所以有必要簡單整理和大家分享一下，上 windbg 說話。

二：WinDbg 分析

1. 主線程此時在做什麼

窗體程式的卡死，入口分析點在 主線程 上，使用 ~0s; k 命令即可。


0:000> ~0s; k
ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14:
00007ffc`6010e614 c3              ret
 # Child-SP          RetAddr               Call Site
00 0000008c`107fe5d8 00007ffc`5cda4313     ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14
01 0000008c`107fe5e0 00007ffc`257b2fe8     KERNELBASE!WaitForSingleObjectEx+0x93
02 0000008c`107fe680 00007ffc`257b2f9e     clr!CLREventWaitHelper2+0x3c
03 0000008c`107fe6c0 00007ffc`257b2efc     clr!CLREventWaitHelper+0x1f
04 0000008c`107fe720 00007ffc`256beed2     clr!CLREventBase::WaitEx+0x71
05 0000008c`107fe7b0 00007ffc`25687e44     clr!WKS::GCHeap::WaitUntilGCComplete+0x2e
06 0000008c`107fe7e0 00007ffc`25688092     clr!Thread::RareDisablePreemptiveGC+0x18f
07 0000008c`107fe880 00007ffc`255d44f4     clr!JIT_RareDisableHelperWorker+0x42
08 0000008c`107fe9d0 00007ffc`22544314     clr!JIT_RareDisableHelper+0x14
09 0000008c`107fea10 00007ffc`22525f32     WindowsBase_ni+0x184314
0a 0000008c`107fead0 00007ffc`22520298     WindowsBase_ni+0x165f32
0b 0000008c`107feb10 00007ffc`2251edaf     WindowsBase_ni+0x160298
0c 0000008c`107feba0 00007ffc`202b6421     WindowsBase_ni+0x15edaf
...

從卦象中的 WaitUntilGCComplete 函數看，此時的主線程正在等待 GC完成，那到底誰觸發了 GC 呢? 接下來用 !t 命令查看下 GC 標記。


0:000> !t
ThreadCount:      58
UnstartedThread:  9
BackgroundThread: 39
PendingThread:    9
DeadThread:       5
Hosted Runtime:   no
  42   41  cd8 000001ec5f7f7c90  202b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001ec3353c710 0     MTA 
  43   34 1160 000001ec5f7f4db0    21220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001ec3353c710 0     Ukn 
  44   33 218c 000001ec5f7f5580    2b220 Cooperative 0000000000000000:0000000000000000 000001ec3353c710 1     MTA (GC) 
  45   36 1110 000001ec5f7f8460  202b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001ec3353c710 0     MTA 
  48   32 26a8 000001ec545813e0    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001ec3353c710 0     MTA 
  49   31  4b4 000001ec54581bb0    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001ec3353c710 0     MTA

從卦中看，當前的 44 號線程觸發了 GC，接下來看下它的線程棧情況。


0:000> ~~[218c]s
ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14:
00007ffc`6010e614 c3              ret
0:044> k
 # Child-SP          RetAddr               Call Site
00 0000008c`0a0bd9b8 00007ffc`5cda4313     ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14
01 0000008c`0a0bd9c0 00007ffc`257b2fe8     KERNELBASE!WaitForSingleObjectEx+0x93
02 0000008c`0a0bda60 00007ffc`257b2f9e     clr!CLREventWaitHelper2+0x3c
03 0000008c`0a0bdaa0 00007ffc`257b2efc     clr!CLREventWaitHelper+0x1f
04 0000008c`0a0bdb00 00007ffc`256c821d     clr!CLREventBase::WaitEx+0x71
05 0000008c`0a0bdb90 00007ffc`256c8120     clr!standalone::`anonymous namespace'::CreateSuspendableThread+0x10c
06 0000008c`0a0bdc50 00007ffc`257b9e4c     clr!GCToEEInterface::CreateThread+0x170
07 0000008c`0a0bde40 00007ffc`257b8543     clr!WKS::gc_heap::prepare_bgc_thread+0x4c
08 0000008c`0a0bde70 00007ffc`256be9f7     clr!WKS::gc_heap::garbage_collect+0xfbb37
09 0000008c`0a0bdeb0 00007ffc`256c0c47     clr!WKS::GCHeap::GarbageCollectGeneration+0xef
0a 0000008c`0a0bdf00 00007ffc`255dc7b3     clr!WKS::GCHeap::Alloc+0x29c
0b 0000008c`0a0bdf50 00007ffb`c631853d     clr!JIT_New+0x339

從線程棧看，GC 在觸發的過程中準備使用 CreateThread 函數創建線程，可能有些朋友不太理解，GC觸發還有創建線程的操作？？？ 哈哈，這就涉及到一點 CLR 的基礎知識，workstation 的 bgc 模式會有一個專門的 後臺線程, 而這個後臺線程是在運行時的某個時刻創建和銷毀的，所以從線程棧看，GC 正在等待 bgc 線程初始化完畢。

很奇怪的是，我從多個卡死狀態下的 dump 看，發現 GC 都卡在這個 CreateThread 函數上，言外之意線程在這裡無限期等待了。

2. CreateThread 為什麼不能初始化完成？

如果大家玩過 C++ 的話，應該知道 C++ 的 dll 會有一個 DllMain 方法，它的意義和 Main 方法一致,代碼骨架圖如下：


// dllmain.cpp : Defines the entry point for the DLL application.
#include "pch.h"

BOOL APIENTRY DllMain( HMODULE hModule,
                       DWORD  ul_reason_for_call,
                       LPVOID lpReserved
                     )
{
    switch (ul_reason_for_call)
    {
    case DLL_PROCESS_ATTACH:
    case DLL_THREAD_ATTACH:
    case DLL_THREAD_DETACH:
    case DLL_PROCESS_DETACH:
        break;
    }
    return TRUE;
}

從 switch 中的枚舉參數來看，就是 dll 載入和卸載，線程創建和銷毀，有此 DllMain 方法的 dll 都會收到通知，在進入到這個 DllMain 之前會首先獲取到一個全局的 進程載入鎖（LdrpLoaderLock）。

既然 GC 過程中不能創建 CreateThread，那必然有人在持有這個 LdrpLoaderLock 鎖，接下來的問題就是如何找到 哪個線程正在持有 LdrpLoaderLock ？ 這就涉及到 windows 操作系統的 基礎知識了。

3. 誰在持有 LdrpLoaderLock 鎖？

LdrpLoaderLock 變數是在 ntdll.dll 用戶態網關dll中，可以用 x ntdll!LdrpLoaderLock 命令檢索，然後看下是作為哪個臨界區持有的。


0:044>  x ntdll!LdrpLoaderLock
00007ffc`601cf4f8 ntdll!LdrpLoaderLock = <no type information>

0:044> dt _RTL_CRITICAL_SECTION  00007ffc`601cf4f8
atl100!_RTL_CRITICAL_SECTION
   +0x000 DebugInfo        : 0x00007ffc`601cf978 _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG
   +0x008 LockCount        : 0n-2
   +0x00c RecursionCount   : 0n1
   +0x010 OwningThread     : 0x00000000`0000138c Void
   +0x018 LockSemaphore    : (null) 
   +0x020 SpinCount        : 0x4000000

從卦中看，當前 138c 號線程持有了這個臨界區，接下來切到這個線程看下它的線程棧即可。


0:044> ~~[138c]s
win32u!NtUserMessageCall+0x14:
00007ffc`5c891184 c3              ret
0:061> k
 # Child-SP          RetAddr               Call Site
00 0000008c`00ffec68 00007ffc`5f21bfbe     win32u!NtUserMessageCall+0x14
01 0000008c`00ffec70 00007ffc`5f21be38     user32!SendMessageWorker+0x11e
02 0000008c`00ffed10 00007ffc`124fd4af     user32!SendMessageW+0xf8
03 0000008c`00ffed70 00007ffc`125e943b     cogxImagingDevice!DllUnregisterServer+0x3029f
04 0000008c`00ffeda0 00007ffc`125e9685     cogxImagingDevice!DllUnregisterServer+0x11c22b
05 0000008c`00ffede0 00007ffc`600b50e7     cogxImagingDevice!DllUnregisterServer+0x11c475
06 0000008c`00ffee20 00007ffc`60093ccd     ntdll!LdrpCallInitRoutine+0x6f
07 0000008c`00ffee90 00007ffc`60092eef     ntdll!LdrpProcessDetachNode+0xf5
08 0000008c`00ffef60 00007ffc`600ae319     ntdll!LdrpUnloadNode+0x3f
09 0000008c`00ffefb0 00007ffc`600ae293     ntdll!LdrpDecrementModuleLoadCountEx+0x71
0a 0000008c`00ffefe0 00007ffc`5cd7c00e     ntdll!LdrUnloadDll+0x93
0b 0000008c`00fff010 00007ffc`5d47cf78     KERNELBASE!FreeLibrary+0x1e
0c 0000008c`00fff040 00007ffc`5d447aa3     combase!CClassCache::CDllPathEntry::CFinishObject::Finish+0x28 [onecore\com\combase\objact\dllcache.cxx @ 3420] 
0d 0000008c`00fff070 00007ffc`5d4471a9     combase!CClassCache::CFinishComposite::Finish+0x4b [onecore\com\combase\objact\dllcache.cxx @ 3530] 
0e 0000008c`00fff0a0 00007ffc`5d3f1499     combase!CClassCache::FreeUnused+0xdd [onecore\com\combase\objact\dllcache.cxx @ 6547] 
0f 0000008c`00fff650 00007ffc`5d3f13c7     combase!CoFreeUnusedLibrariesEx+0x89 [onecore\com\combase\objact\dllapi.cxx @ 117] 
10 (Inline Function) --------`--------     combase!CoFreeUnusedLibraries+0xa [onecore\com\combase\objact\dllapi.cxx @ 74] 
11 0000008c`00fff690 00007ffc`6008a019     combase!CDllHost::MTADllUnloadCallback+0x17 [onecore\com\combase\objact\dllhost.cxx @ 929] 
12 0000008c`00fff6c0 00007ffc`6008bec4     ntdll!TppTimerpExecuteCallback+0xa9
13 0000008c`00fff710 00007ffc`5f167e94     ntdll!TppWorkerThread+0x644
14 0000008c`00fffa00 00007ffc`600d7ad1     kernel32!BaseThreadInitThunk+0x14
15 0000008c`00fffa30 00000000`00000000     ntdll!RtlUserThreadStart+0x21

可以看到，cogxImagingDevice 發起了一個 user32!SendMessageW 同步方法，導致程式徹底死鎖，可能有些朋友有點懵，我簡單羅列下。

  1. 44 號線程使用 CreateThread 創建線程，但必須要先獲取 載入鎖，所以一直在等待 61 號線程釋放載入鎖。
  2. 61 號線程用同步的方式 user32!SendMessageW 給 主線程的 WndProc 網關函數打同步消息，等待 主線程給予響應，而此時主線程正在等待 GC 完成。
  3. 主線程 在無限期的 等待 GC 結束。

綜合來看，只要主線程不響應 44 號線程， 44號線程就不會釋放 載入鎖，這個 載入鎖 不釋放，就會導致很多的線程都無法初始化完畢，這個在它的 dump 中也反應出來了，代碼如下：


  70  Id: 300.4f0 Suspend: 0 Teb: 0000008c`102e1000 Unfrozen
 # Child-SP          RetAddr               Call Site
00 0000008c`0ecff388 00007ffc`6008902d     ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14
01 0000008c`0ecff390 00007ffc`600b29a7     ntdll!LdrpDrainWorkQueue+0x15d
02 0000008c`0ecff3d0 00007ffc`600e76d5     ntdll!LdrpInitializeThread+0x8b
03 0000008c`0ecff4b0 00007ffc`600e7633     ntdll!_LdrpInitialize+0x89
04 0000008c`0ecff550 00007ffc`600e75de     ntdll!LdrpInitialize+0x3b
05 0000008c`0ecff580 00000000`00000000     ntdll!LdrInitializeThunk+0xe

  71  Id: 300.1c88 Suspend: 0 Teb: 0000008c`102e5000 Unfrozen
 # Child-SP          RetAddr               Call Site
00 0000008c`0f4ff268 00007ffc`6008902d     ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14
01 0000008c`0f4ff270 00007ffc`600b29a7     ntdll!LdrpDrainWorkQueue+0x15d
02 0000008c`0f4ff2b0 00007ffc`600e76d5     ntdll!LdrpInitializeThread+0x8b
03 0000008c`0f4ff390 00007ffc`600e7633     ntdll!_LdrpInitialize+0x89
04 0000008c`0f4ff430 00007ffc`600e75de     ntdll!LdrpInitialize+0x3b
05 0000008c`0f4ff460 00000000`00000000     ntdll!LdrInitializeThunk+0xe

  72  Id: 300.15c0 Suspend: 0 Teb: 0000008c`102e7000 Unfrozen
 # Child-SP          RetAddr               Call Site
00 0000008c`0f8ff278 00007ffc`6008902d     ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14
01 0000008c`0f8ff280 00007ffc`600b29a7     ntdll!LdrpDrainWorkQueue+0x15d
02 0000008c`0f8ff2c0 00007ffc`600e76d5     ntdll!LdrpInitializeThread+0x8b
03 0000008c`0f8ff3a0 00007ffc`600e7633     ntdll!_LdrpInitialize+0x89
04 0000008c`0f8ff440 00007ffc`600e75de     ntdll!LdrpInitialize+0x3b
05 0000008c`0f8ff470 00000000`00000000     ntdll!LdrInitializeThunk+0xe

  73  Id: 300.764 Suspend: 0 Teb: 0000008c`102ef000 Unfrozen
 # Child-SP          RetAddr               Call Site
00 0000008c`0fcff388 00007ffc`6008902d     ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14
01 0000008c`0fcff390 00007ffc`600b29a7     ntdll!LdrpDrainWorkQueue+0x15d
02 0000008c`0fcff3d0 00007ffc`600e76d5     ntdll!LdrpInitializeThread+0x8b
03 0000008c`0fcff4b0 00007ffc`600e7633     ntdll!_LdrpInitialize+0x89
04 0000008c`0fcff550 00007ffc`600e75de     ntdll!LdrpInitialize+0x3b
05 0000008c`0fcff580 00000000`00000000     ntdll!LdrInitializeThunk+0xe

可以看到，有很多的線程都卡死在 ntdll!LdrpInitializeThread+0x8b 處無法進行下去，那這個方法到底在做什麼呢？可以看下 反彙編代碼 。


0:000> u ntdll!LdrpInitializeThread+0x8b
ntdll!LdrpInitializeThread+0x8b:
00007ffc`600b29a7 e874a50000      call    ntdll!LdrpAcquireLoaderLock (00007ffc`600bcf20)
00007ffc`600b29ac 90              nop
00007ffc`600b29ad 488b1d1c2a1200  mov     rbx,qword ptr [ntdll!PebLdr+0x10 (00007ffc`601d53d0)]
00007ffc`600b29b4 488d05152a1200  lea     rax,[ntdll!PebLdr+0x10 (00007ffc`601d53d0)]
00007ffc`600b29bb 483bd8          cmp     rbx,rax
00007ffc`600b29be 0f84c5000000    je      ntdll!LdrpInitializeThread+0x16d (00007ffc`600b2a89)
....

從彙編中可以清晰的看到，都卡在獲取載入鎖 ntdll!LdrpAcquireLoaderLock 函數上。

三：總結

這是一個由 cogxImagingDevice.dll引發的程式死鎖，查了下百度是一個商業版的 視覺圖像庫，對此我也無法解決，只能建議朋友。

  1. 熟悉下這個 dll 的配置，如果不是配置造成建議提交官方解決。

  2. 爭取做到 C# 和 C++ 的進程級隔離，或者乾脆替換掉 cogxImagingDevice.dll ，雖然這個難度有點大。

這個 dump 給我們的教訓是： 當 C# 和 C++ 混在一起，爭取做到最大可能的隔離，一旦出現問題非常考驗你對 windows 底層知識的理解，分析排錯門檻很高

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  • 打破千篇一律，DIY屬於自己獨一無二的商城
    隨著線上購物成為了人們的主要消費之一，搭建商城系統也成為一大熱門的發展方向，在現在的電商市場中，經營的主體規模非常龐大，各種各樣的電商系統琳琅滿目，但是只要仔細觀察就會發現，有很大一部分的商城系統風格很相似，同質化現象非常嚴重，容易讓用戶產生審美疲勞，要是選擇進行頁面二次開發，需要花費的精力和成本又 ...
  • VSTO踩坑記錄（1）- 從零開始開發outlook插件
    很多時候，我們在本地開發過程中程式運行很正常，但是發佈到線上之後由於環境的原因，可能會有一些異常。通常我們會通過日誌來分析問題，除了日誌還有一種常用的調試手段就是：附加進程。 VS中的附加進程非常強大，目前提供了9種常用的附加方式。 在當前.Net Core支持跨平臺的大背景下，其中Linux環境和 ...
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    移動開發（一）：使用.NET MAUI開發第一個安卓APP 對於工作多年的C#程式員來說，近來想嘗試開發一款安卓APP，考慮了很久最終選擇使用.NET MAUI這個微軟官方的框架來嘗試體驗開發安卓APP，畢竟是使用Visual Studio開發工具，使用起來也比較的順手，結合微軟官方的教程進行了安卓 ...
  • wpf ToggleButton選中效果和一個登錄界面
    前言 QuestPDF 是一個開源 .NET 庫，用於生成 PDF 文檔。使用了C# Fluent API方式可簡化開發、減少錯誤並提高工作效率。利用它可以輕鬆生成 PDF 報告、發票、導出文件等。 項目介紹 QuestPDF 是一個革命性的開源 .NET 庫，它徹底改變了我們生成 PDF 文檔的方 ...
  • 彈幕樹洞項目功能新增篇
    項目地址 項目後端地址： https://github.com/ZyPLJ/ZYTteeHole 項目前端頁面地址： ZyPLJ/TreeHoleVue (github.com) https://github.com/ZyPLJ/TreeHoleVue 目前項目測試訪問地址： http://tree ...
  • 第27篇 sqlserver2022詳細安裝步驟
    話不多說，直接開乾 一.下載 1.官方鏈接下載： https://www.microsoft.com/zh-cn/sql-server/sql-server-downloads 2.在下載目錄中找到下麵這個小的安裝包 SQL2022-SSEI-Dev.exe，運行開始下載SQL server； 二. ...
  • .NET 開源高性能 MQTT 類庫
    前言 隨著物聯網（IoT）技術的迅猛發展，MQTT（消息隊列遙測傳輸）協議憑藉其輕量級和高效性，已成為眾多物聯網應用的首選通信標準。 MQTTnet 作為一個高性能的 .NET 開源庫，為 .NET 平臺上的 MQTT 客戶端與伺服器開發提供了強大的支持。 本文將全面介紹 MQTTnet 的核心功能 ...
  • Serilog文檔翻譯系列（六） - 可用的接收器、增強器、格式化輸出
    Serilog支持多種接收器用於日誌存儲，增強器用於添加屬性，LogContext管理動態屬性，支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項，適用於不同需求。 ...
  • 警惕 Visual Studio 屬性求值副作用導致邏輯不符合預期
    目錄簡介獲取 HTML 文檔解析 HTML 文檔測試參考文章 簡介 動態內容網站使用 JavaScript 腳本動態檢索和渲染數據，爬取信息時需要模擬瀏覽器行為，否則獲取到的源碼基本是空的。 本文使用的爬取步驟如下： 使用 Selenium 獲取渲染後的 HTML 文檔 使用 HtmlAgility ...
  • [使用目前最新版]HybridCLR6.9.0+YooAsset2.2.4實現純C# Unity熱更新方案 (一)
    1.前言 什麼是熱更新 游戲或者軟體更新時，無需重新下載客戶端進行安裝，而是在應用程式啟動的情況下，在內部進行資源或者代碼更新 Unity目前常用熱更新解決方案 HybridCLR，Xlua，ILRuntime等 Unity目前常用資源管理解決方案 AssetBundles，Addressable， ...
  • 在 ASP.NET Core Web API 中使用操作篩選器統一處理通用操作
    本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺，其實像阿裡雲，騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後，它會送 ...
  • 第28篇 如何.net中實現高效可靠數據同步api
    通過以下方式可以高效，並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計，確保API端點明確，並使用適當的HTTP方法（如POST用於創建，PUT用於更新）。 設計清晰的請求和響應模型，以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證，確保接收到的數據符合預期格 ...
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