一：背景 一直在用 WinDbg 調試用戶態程式，並沒有用它調試過 內核態，畢竟不是做驅動開發，也沒有在分析 dump 中需要接觸用內核態的需求，但未知的事情總覺得很酷，加上最近在看 《深入解析 Windows 操作系統》 一書，書中有不少案例需要深入到 內核態 ，所以這篇準備整理一下如何用 Win ...
一：背景
一直在用 WinDbg 調試用戶態程式，並沒有用它調試過 內核態，畢竟不是做驅動開發，也沒有在分析 dump 中需要接觸用內核態的需求，但未知的事情總覺得很酷，加上最近在看 《深入解析 Windows 操作系統》 一書，書中有不少案例需要深入到 內核態 ，所以這篇準備整理一下如何用 WinDbg 調試 C# 內核態吧。
操作環境：
- Windbg Preview
- 宿主機：Windows 10
- 虛擬機：Windows 10
二：搭建內核態調試
1. 基本原理
操作系統的引導程式 BootMgr 和 WinLoad 內置了調試模式，支持以 COM 介面互通，所以我們需要先添加一種可供調試的啟動項，供引導程式 BootMgr 啟動時彈框讓我們選擇。
2. 配置調試啟動項
大家可以在 https://msdn.itellyou.cn/ 下載一個完整版的 Window10 ISO 包，這裡就不細說了，啟動虛擬機進入 Windows10 ，以管理員模式打開 CMD 視窗，執行如下 四條命令 來編輯 bcd (Boot Configuration Data)。
bcdedit /dbgsettings serial baudrate:115200 debugport:1
bcdedit /copy {current} /d WinDbg
bcdedit /displayorder {current} {ID}
bcdedit /debug {ID} ON
註意一下，這裡的 {ID} 是 CMD 上生成的 GUID，這是你的啟動項唯一鍵，別名是 WinDbg， 在我的界面上大概是這個樣子：
3. 配置 COM 介面
這裡有幾個步驟要註意了，大致如下：
1） 把印表機選項移除了，因為它占用了 COM1 介面。
2） 新增一個 串列埠。
3）在 使用命名管道 中填入 \\.\pipe\com_1, 同時勾選 輪詢時主動放棄CPU。
設置完之後點擊確定，完整截圖如下：
4. 配置 Windbg Preview
我們把 WinDbg 打開，選擇 Attach to kernel 選項，然後選擇 COM 模式，設置 Baud Rate = 115200 ，然後是 Port=\\.\pipe\com_1 ，配置完之後點擊 OK, 完整截圖如下：
如果一切正常的話，Windbg 應該是如下輸出，等待COM連接狀態。
Microsoft (R) Windows Debugger Version 10.0.25136.1001 AMD64
Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.
Waiting for pipe \\.\pipe\com_1
Waiting to reconnect...
5. 啟動虛擬機
這些都配置完之後，我們重新啟動虛擬機，在 BootMgr 階段會出現兩個引導項，其中一個就是在 小項2 時配置的，我們選擇它就好了，完整截圖如下：
稍等片刻後 WinDbg 會顯示連接成功，在進入初始化時會 int 3 中斷, 如果你真的到了這一步，那恭喜你！！！
Microsoft (R) Windows Debugger Version 10.0.25136.1001 AMD64
Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.
Waiting for pipe \\.\pipe\com_1
Waiting to reconnect...
Connected to Windows 10 10240 x64 target at (Thu Sep 1 23:23:35.235 2022 (UTC + 8:00)), ptr64 TRUE
Kernel Debugger connection established. (Initial Breakpoint requested)
************* Path validation summary **************
Response Time (ms) Location
Deferred srv*c:\mysymbols_fix*https://msdl.microsoft.com/download/symbols
Error D:\net5\ConsoleApp1\Debug
Deferred srv*c:\mysymbols*https://msdl.microsoft.com/download/symbols
Symbol search path is: srv*c:\mysymbols_fix*https://msdl.microsoft.com/download/symbols;D:\net5\ConsoleApp1\Debug;srv*c:\mysymbols*https://msdl.microsoft.com/download/symbols
Executable search path is:
Windows 10 Kernel Version 10240 MP (1 procs) Free x64
Edition build lab: 10240.17394.amd64fre.th1_st1.170427-1347
Machine Name:
Kernel base = 0xfffff802`a3c7b000 PsLoadedModuleList = 0xfffff802`a3fa0070
System Uptime: 0 days 0:00:00.092
nt!DebugService2+0x5:
fffff802`a3dcfca5 cc int 3
因為是初始化中斷，接下來在 WinDbg 命令面板中先用 g 執行，讓操作系統繼續跑下去,稍等片刻就會進入到 Windows 10 的操作界面。
6. netcore 測試
前段時間寫了一篇文章，聊到了 ReadFile 從用戶態切到內核態的過程，還畫了一張圖。
現在可以調試 內核態 那何不試試看呢？？？ 哈哈，說乾就乾，先上一段測試代碼。
static void Main(string[] args)
{
var i = 0;
File.WriteAllText(@"C:\1.txt", "hello world!");
while (true)
{
var str = File.ReadAllText(@"C:\1.txt");
Console.WriteLine($"{i++}, content={str.Length}");
Thread.Sleep(1000);
}
Console.ReadLine();
}
為了方便觀察用戶態棧，我在虛擬機中的 Windows10 系統上安裝一個 WinDbg10，目的就是攔截 ntdll!NtReadFile 函數時輸出 用戶態棧。
bp ntdll!NtReadFile "k 10;gc"
可以看到每次只要程式輸出一次，windbg10 都能成功攔截，接下來在宿主機的 WinDbg Preview 中先輸入 .reload 重新載入下符號，目的就是方便看到用戶態上的 ntdll.dll 函數名，但不一定好使，碰碰運氣吧，接下來輸入 nt!NtReadFile 觀察內核態棧。
bp nt!NtReadFile
從新老Windbg截圖中，可以清晰的看到，這個的 Child-SP 線程棧終於對接上了，也就驗證了圖上所說:ntdll!NtReadFile (用戶態網關) -> nt!KiSystemServiceCopyEnd（內核態調度中心） -> nt!NtReadFile （內核態處理函數）。
好了，本篇就先說這麼多，希望對大家有幫助，也是對自己的一個總結。
