前言: 繼上篇:Taurus .Net Core 微服務開源框架:Admin 插件【4-3】 - 配置管理 - Mvc【Plugin-MicroService 微服務】 本篇繼續介紹下一個內容: 系統配置節點:Mvc - Plugin - CORS 跨域界面: 界面如下: 跨域功能相關配置說明如下: ...
一、簡介
今天是《Net 高級調試》的第七篇文章。上一篇文章我們說了值類型,引用類型,數組等的記憶體表現形式。有了這個基礎,我們可以更好的瞭解我們的程式在運行時的狀態,記憶體里有什麼東西,它們的結構組成是什麼樣子的,對我們調試程式是更有幫助的。今天,我們要說一些和線程有關的話題,雖然和線程相關,但是不是多線程的知識,不是線程安全的知識。今天我們討論的是如何查看線程,它的表現形式,以及線程的調用棧,調用棧,又分為托管線程的調用棧和非托管線程的調用棧,這些也是我們高級調試必須掌握的。有了這些基礎,我們就知道了程式的開始端點,調試的起點我們就找到了。雖然這些都是基礎,如果這些掌握不好,以後的高級調試的道路,也不好走。當然了,第一次看視頻或者看書,是很迷糊的,不知道如何操作,還是那句老話,一遍不行,那就再來一遍,還不行,那就再來一遍,俗話說的好,書讀千遍,其意自現。
如果在沒有說明的情況下,所有代碼的測試環境都是 Net Framewok 4.8,但是,有時候為了查看源碼,可能需要使用 Net Core 的項目,我會在項目章節里進行說明。好了,廢話不多說,開始我們今天的調試工作。
調試環境我需要進行說明,以防大家不清楚,具體情況我已經羅列出來。
操作系統:Windows Professional 10
調試工具:Windbg Preview(可以去Microsoft Store 去下載)
開發工具:Visual Studio 2022
Net 版本:Net Framework 4.8
CoreCLR源碼:源碼下載
二、基礎知識
1、線程類相關介紹
1.1、簡介
在高級調試的過程中,很難不和 線程、線程棧 打交道,所以好好的學習並掌握有關線程操作的命令是很有必要的。
2、獲取 線程列表 的命令
2.1、查看線程列表。
可以使用【!t】命令獲取所有的托管線程。
2.2、使用 Net 7.0 查看線程列表
可以使用【!t】命令獲取所有的托管線程,如果我們想查看 CLR 的線程對象的結構就只能使用開源版本了,這裡使用Net 7.0。
3、查看非托管線程棧
Windbg 是隨 Windows 成長起來的非托管調試器,它自帶的命令只能查看非托管調用棧,因為 C# 中的線程棧是托管函數,而托管函數是一種運行時編譯的,所以這個命令往往看不到托管部分。
3.1、使用 k 命令查看非托管線程棧
【k】命令可以查看線程棧,但是麽有辦法展示托管函數,作為補充,可以使用【!clrstack】命令。
3.2、使用 kb 命令查看線程棧。
很多時候我們需要獲取非托管函數的參數,這個時候我們可以使用【kb】命令。
3.3、查看托管函數棧
SOS 提供了一個專門查看托管函數調用棧的命令,畢竟只有 JIT更熟悉托管函數,也知道編譯後的機器碼放在什麼位置。
這個命令就是【!clrstack】。
!clrstack -a:這個命令表示將線程棧中的所有局部變數和參數全部輸出。
!clrstack -p:這個命令表示將線程棧中的參數全部輸出。
!clrstack -l:這個命令表示將線程棧中的所有局部變數全部輸出。
我們還可以查看所有托管線程棧,可以使用【~*e】命令。
3.4、查看托管和非托管合體
使用【!dumpstack】命令查看托管和非托管的線程棧。
3.5、執行所有線程的 DumpStack。
如果我們想查看所有線程的線程棧,可以使用【!EEStack】,也可以使用【~*e !dumpstack】,結果是一樣的。
三、測試過程
廢話不多說,這一節是具體的調試操作的過程,又可以說是眼見為實的過程,在開始之前,我還是要啰嗦兩句,這一節分為兩個部分,第一部分是測試的源碼部分,沒有代碼,當然就談不上測試了,調試必須有載體。第二部分就是根據具體的代碼來證實我們學到的知識,是具體的眼見為實。
1、測試源碼
1.1、Example_7_1_1
1 namespace Example_7_1_1 2 { 3 internal class Program 4 { 5 static void Main(string[] args) 6 { 7 int a = 10; 8 int b = 11; 9 Test(12); 10 Console.ReadLine(); 11 } 12 13 private static void Test(int c) 14 { 15 Task.Run(() => { Run1(); }); 16 Task.Run(() => { Run2(); }); 17 Task.Run(() => { Run3(); }); 18 } 19 20 private static void Run1() 21 { 22 Console.WriteLine($"tid={Environment.CurrentManagedThreadId},Run1 正在運行"); 23 Console.ReadLine(); 24 Console.WriteLine($"tid={Environment.CurrentManagedThreadId},Run1 結束運行"); 25 } 26 27 private static void Run2() 28 { 29 Console.WriteLine($"tid={Environment.CurrentManagedThreadId},Run2 正在運行"); 30 Console.ReadLine(); 31 Console.WriteLine($"tid={Environment.CurrentManagedThreadId},Run2 結束運行"); 32 } 33 34 private static void Run3() 35 { 36 Console.WriteLine($"tid={Environment.CurrentManagedThreadId},Run3 正在運行"); 37 Console.ReadLine(); 38 Console.WriteLine($"tid={Environment.CurrentManagedThreadId},Run3 結束運行"); 39 } 40 } 41 }View Code
1.2、Example_7_1_2(特別說明,這個項目是 Net 7.0)
1 namespace Example_7_1_2 2 { 3 internal class Program 4 { 5 static void Main(string[] args) 6 { 7 Console.WriteLine("Hello, World!"); 8 Debugger.Break(); 9 } 10 } 11 }View Code
2、眼見為實
項目的所有操作都是一樣的,所以就在這裡說明一下,但是每個測試例子,都需要重新啟動,並載入相應的應用程式,載入方法都是一樣的。流程如下:我們編譯項目,打開 Windbg,點擊【文件】----》【launch executable】附加程式,打開調試器的界面,程式已經處於中斷狀態。我們需要使用【g】命令,繼續運行程式,然後到達指定地點停止後,我們可以點擊【break】按鈕,就可以調試程式了。有時候可能需要切換到主線程,可以使用【~0s】命令。
2.1、使用 【!t】命令查看進程中有多少個托管線程。
測試源碼:Example_7_1_1
1 0:012> !t 2 ThreadCount: 6 3 UnstartedThread: 0 4 BackgroundThread: 5 5 PendingThread: 0 6 DeadThread: 0 7 Hosted Runtime: no 8 Lock 9 ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception 10 0 1 2ef4 00c73930 2a020 Preemptive 02B94F38:00000000 00c6d758 1 MTA 11 5 2 39c0 00cb0728 2b220 Preemptive 00000000:00000000 00c6d758 0 MTA (Finalizer) 12 9 3 17dc 00cdc010 3029220 Preemptive 02B9C6C8:00000000 00c6d758 0 MTA (Threadpool Worker) 13 10 4 a18 00cdc9b8 3029220 Preemptive 02B98350:00000000 00c6d758 0 MTA (Threadpool Worker) 14 11 5 31d0 00cdd360 3029220 Preemptive 02B9A350:00000000 00c6d758 0 MTA (Threadpool Worker) 15 13 6 9a0 00ce05c0 1029220 Preemptive 02B9E1E8:00000000 00c6d758 0 MTA (Threadpool Worker)
ThreadCount:有多少個托管線程,這個進程裡面有6個。
UnstartedThread:已經創建,但是還沒有使用的線程,當前數量是0。
BackgroundThread:後臺線程的數量,這個進程裡面有5個。
PendingThread:阻塞的線程的數量,當前這個進程是0個阻塞的線程。
DeadThread:當一個線程完成任務,但是還沒有被回收,這個階段的線程就是死線程,也就是說這個線程對象底層的數據結構的 OSID 已經銷毀。
以上就是介紹的主要名稱,下麵接著介紹,列表的每一項。我們使用 C# Thread 類型聲明一個線程的時候,其實在操作系統和CLR都有一個數據結構相對應,有了 OSID我們才可以在任務管理器中看到線程對象。
第一列,沒有標題,是 WindbgThreadId,Windbg 自己的給 Thread 打了一個標記,便於以後使用,也可以區分托管線程和非托管線程。
第二列 ID:是托管線程,也就是我們 Thread 類型的標識符 Id,就是 這段代碼的值:Environment.CurrentManagedThreadId
第三列 OSID:操作系統線程的 ID,
第四列 ThreadOBJ:CLR 底層的 Thread 線程對象,可以使用【dp】命令觀察其中的內容,我們查看托管線程 ID=3 的【00cdc010】內容,紅色標註就是托管線程的ID,就是3。
1 0:012> dp 00cdc010 2 00cdc010 72074bd4 03029220 00000000 055ff680 3 00cdc020 00000000 00c6d758 00000000 00000003 4 00cdc030 00cdc034 00cdc034 00cdc034 00000000 5 00cdc040 00000000 baad0000 00c6ed50 0094f000 6 00cdc050 02b9c6c8 02b9dfe8 00003d10 00000000 7 00cdc060 00000000 00000000 00000000 00000000 8 00cdc070 00000000 baadf00d 70ad2c60 00cdc850 9 00cdc080 00000000 00000000 00000000 00000000
第五列 State:CLR 層面的線程狀態,03029220 就是托管線程的狀態。我們可以點進去或者使用【!threadstate】命令查看線程狀態詳情,當前就是托管線程是3的狀態。
1 0:012> !ThreadState 3029220 2 Legal to Join(可以執行 join 操作) 3 Background(是後臺線程) 4 CLR Owns(是CLR 擁有的線程) 5 In Multi Threaded Apartment(是MTA模式) 6 Fully initialized(已經完全初始化) 7 Thread Pool Worker Thread(是線程池線程) 8 Interruptible(可執行中斷操作)
第六列 GC Mode:表示當前的線程有沒有操作托管堆的許可權。
第七列 GC Alloc Context:緩衝區的開始節點和結束節點,每個線程在托管堆中分配一個對象,都有一個緩衝區,這個就是確定了緩衝區起始和結束。
第八列 Domain:表示當前線程所屬於的域。
第九列 Lock Count:表示當前的線程有多少個托管鎖。
第十列 Apt:表示線程是 STA(線程串列模式,WPF、WinForm) 模式還是 MTA (多線程並行模式)模式。
第十一列 Exception:在當前線程上發生了異常,會把這個異常和這個線程關聯起來。
Finalizer 表示當前是終結器線程,Threadpool Worker 表示線程是線程池的線程。
2.2、如何查看 CLR Thread 的結構,也就是查看 ThreadOBJ 的結構。
測試源碼:Example_7_1_2(Net 7.0項目)
如果我們想在 Net Framework 環境下查看 CLR 線程對象的結構是很難的,因為他是不開源的,所以我們只能新建 Net 7.0 的項目。
輸出所有的線程列表。
1 0:000> !t 2 ThreadCount: 3 3 UnstartedThread: 0 4 BackgroundThread: 2 5 PendingThread: 0 6 DeadThread: 0 7 Hosted Runtime: no 8 Lock 9 DBG ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception 10 0 1 624 00000199DFD0CAE0 2a020 Preemptive 00000199E440AD60:00000199E440C750 00000199dfd02dd0 -00001 MTA 11 5 2 1344 00000199DFD51DD0 21220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 00000199dfd02dd0 -00001 Ukn (Finalizer) 12 6 3 3b40 000001DA763B15E0 2b220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 00000199dfd02dd0 -00001 MTA
然後,我們使用【dt】命令,查看線程的結構。
1 0:000> dt coreclr!Thread 00000199DFD0CAE0 2 +0x000 m_stackLocalAllocator : (null) 3 =00007ffd`027a8af0 m_DetachCount : 0n0 4 =00007ffd`027a8af4 m_ActiveDetachCount : 0n0 5 +0x008 m_State : Volatile<enum Thread::ThreadState> 6 +0x00c m_fPreemptiveGCDisabled : Volatile<unsigned long> 7 +0x010 m_pFrame : 0x0000008a`24f7e478 Frame 8 +0x018 m_pDomain : 0x00000199`dfd02dd0 AppDomain 9 +0x020 m_ThreadId : 1 10 +0x028 m_pHead : 0x00000199`dfd0cb10 LockEntry 11 +0x030 m_embeddedEntry : LockEntry 12 +0x050 m_pBlockingLock : VolatilePtr<DeadlockAwareLock,DeadlockAwareLock *> 13 +0x058 m_alloc_context : gc_alloc_context 14 +0x090 m_thAllocContextObj : TypeHandle 15 +0x098 m_pTEB : 0x0000008a`24c20000 _NT_TIB 16 +0x0a0 m_pRCWStack : 0x00000199`dfd0d710 RCWStackHeader 17 +0x0a8 m_ThreadTasks : 0 (No matching name) 18 +0x0ac m_StateNC : 100 ( TSNC_ExistInThreadStore ) 19 +0x0b0 m_dwForbidSuspendThread : Volatile<long> 20 +0x0b4 m_dwHashCodeSeed : 0xdfca504a 21 +0x0b8 m_pLoadLimiter : (null) 22 +0x0c0 m_AbortType : 0 23 +0x0c8 m_AbortEndTime : 0xffffffff`ffffffff 24 +0x0d0 m_RudeAbortEndTime : 0xffffffff`ffffffff 25 +0x0d8 m_fRudeAbortInitiated : 0n0 26 +0x0dc m_AbortController : 0n0 27 +0x0e0 m_AbortRequestLock : 0n0 28 +0x0e4 m_ThrewControlForThread : 0 29 +0x0e8 m_OSContext : 0x00000199`dfd0d210 _CONTEXT 30 +0x0f0 m_pPendingTypeLoad : (null) 31 +0x0f8 m_Link : SLink 32 +0x100 m_dwLastError : 0 33 +0x108 m_CacheStackBase : 0x0000008a`24f80000 Void 34 +0x110 m_CacheStackLimit : 0x0000008a`24e00000 Void 35 +0x118 m_CacheStackSufficientExecutionLimit : 0x0000008a`24e20000 36 +0x120 m_CacheStackStackAllocNonRiskyExecutionLimit : 0x0000008a`24e80000 37 +0x128 m_pvHJRetAddr : 0xcccccccc`cccccccc Void 38 +0x130 m_ppvHJRetAddrPtr : 0xcccccccc`cccccccc -> ???? 39 +0x138 m_HijackedFunction : 0xbaadf00d`baadf00d MethodDesc 40 +0x140 m_UserInterrupt : 0n0 41 +0x148 m_DebugSuspendEvent : CLREvent 42 +0x158 m_EventWait : CLREvent 43 +0x168 m_WaitEventLink : WaitEventLink 44 +0x198 m_ThreadHandle : 0x00000000`000001e0 Void 45 +0x1a0 m_ThreadHandleForClose : 0xffffffff`ffffffff Void 46 +0x1a8 m_ThreadHandleForResume : 0xffffffff`ffffffff Void 47 +0x1b0 m_WeOwnThreadHandle : 0n1 48 +0x1b8 m_OSThreadId : 0x624 49 +0x1c0 m_ExposedObject : 0x00000199`dfc411f8 OBJECTHANDLE__ 50 +0x1c8 m_StrongHndToExposedObject : 0x00000199`dfc413f8 OBJECTHANDLE__ 51 +0x1d0 m_Priority : 0x80000000 52 +0x1d4 m_ExternalRefCount : 1 53 +0x1d8 m_TraceCallCount : 0n0 54 +0x1e0 m_LastThrownObjectHandle : (null) 55 +0x1e8 m_ltoIsUnhandled : 0n0 56 +0x1f0 m_ExceptionState : ThreadExceptionState 57 +0x398 m_debuggerFilterContext : (null) 58 +0x3a0 m_pProfilerFilterContext : (null) 59 +0x3a8 m_hijackLock : Volatile<long> 60 +0x3b0 m_hCurrNotification : 0xbaadf00d`baadf00d OBJECTHANDLE__ 61 +0x3b8 m_fInteropDebuggingHijacked : 0n0 62 +0x3bc m_profilerCallbackState : 0 63 +0x3c0 m_dwProfilerEvacuationCounters : [33] Volatile<unsigned long> 64 +0x444 m_workerThreadPoolCompletionCount : 0 65 =00007ffd`027b3cc0 s_workerThreadPoolCompletionCountOverflow : 0 66 +0x448 m_ioThreadPoolCompletionCount : 0 67 =00007ffd`027b3cc8 s_ioThreadPoolCompletionCountOverflow : 0 68 +0x44c m_monitorLockContentionCount : 0 69 =00007ffd`027a8ad8 s_monitorLockContentionCountOverflow : 0 70 +0x450 m_PreventAsync : 0n0 71 =00007ffd`027a6204 m_DebugWillSyncCount : 0n-1 72 +0x458 m_pSavedRedirectContext : (null) 73 +0x460 m_pOSContextBuffer : (null) 74 +0x468 m_ThreadLocalBlock : ThreadLocalBlock 75 +0x490 m_tailCallTls : TailCallTls 76 +0x4a0 m_dwAVInRuntimeImplOkayCount : 0 77 +0x4a8 m_pExceptionDuringStartup : (null) 78 +0x4b0 m_debuggerActivePatchSkipper : VolatilePtr<DebuggerPatchSkip,DebuggerPatchSkip *> 79 +0x4b8 m_fAllowProfilerCallbacks : 0n1 80 +0x4c0 m_pIOCompletionContext : 0x00000199`dfd0da40 Void 81 +0x4c8 m_dwThreadHandleBeingUsed : Volatile<long> 82 =00007ffd`027a8ad0 s_fCleanFinalizedThread : 0n0 83 +0x4d0 m_pCreatingThrowableForException : (null) 84 +0x4d8 m_dwIndexClauseForCatch : 0 85 +0x4e0 m_sfEstablisherOfActualHandlerFrame : StackFrame 86 +0x4e8 DebugBlockingInfo : ThreadDebugBlockingInfo 87 +0x4f0 m_fDisableComObjectEagerCleanup : 0 88 +0x4f1 m_fHasDeadThreadBeenConsideredForGCTrigger : 0 89 +0x4f4 m_random : CLRRandom 90 +0x5e0 m_uliInitializeSpyCookie : _ULARGE_INTEGER 0x0 91 +0x5e8 m_fInitializeSpyRegistered : 0 92 +0x5f0 m_pLastSTACtxCookie : (null) 93 +0x5f8 m_fGCSpecial : 0 94 +0x600 m_pGCFrame : 0x0000008a`24f7e790 GCFrame 95 +0x608 m_wCPUGroup : 0 96 +0x610 m_pAffinityMask : 0 97 +0x618 m_pAllLoggedTypes : (null) 98 +0x620 m_gcModeOnSuspension : Volatile<unsigned long> 99 +0x624 m_activityId : _GUID {00000000-0000-0000-0000-000000000000} 100 +0x634 m_HijackReturnKind : ff ( RT_Illegal ) 101 =00007ffd`027a8b40 dead_threads_non_alloc_bytes : 0 102 +0x638 m_currentPrepareCodeConfig : (null) 103 +0x640 m_isInForbidSuspendForDebuggerRegion : 0 104 =00007ffd`027ba3d0 s_pfnQueueUserAPC2Proc : (null) 105 +0x641 m_hasPendingActivation : 0View Code
+0x020 m_ThreadId : 1表示托管線程的ID。因為我列印的是 ThreadOBJ 為00000199DFD0CAE0 線程的結構。m 表示Management 托管的。
我們可以繼續看看 GC Alloc Context,在輸出的結構中有這樣一行代碼:+0x058 m_alloc_context : gc_alloc_context,藍色的字體,可以點擊,相當於執行【dx】命令。
1 0:000> dx -r1 (*((coreclr!gc_alloc_context *)0x199dfd0cb38)) 2 (*((coreclr!gc_alloc_context *)0x199dfd0cb38)) [Type: gc_alloc_context] 3 [+0x000] alloc_ptr : 0x199e440ad60 : 0x0 [Type: unsigned char *] 4 [+0x008] alloc_limit : 0x199e440c750 : 0x0 [Type: unsigned char *] 5 [+0x010] alloc_bytes : 50920 [Type: __int64](小對象堆的大小) 6 [+0x018] alloc_bytes_uoh : 17416 [Type: __int64](大對象堆的大小) 7 [+0x020] gc_reserved_1 : 0x0 [Type: void *] 8 [+0x028] gc_reserved_2 : 0x0 [Type: void *] 9 [+0x030] alloc_count : 0 [Type: int]
2.3、使用 Windbg 的【k】命令查看非托管函數。
測試源碼:Example_7_1_1
這裡操作需要切換到主線程上,執行命令【~0s】,然後使用【k】命令。
1 0:010> ~0s 2 eax=00000000 ebx=00000090 ecx=00000000 edx=00000000 esi=00f3f444 edi=00000000 3 eip=77c310fc esp=00f3f32c ebp=00f3f38c iopl=0 nv up ei pl nz na po nc 4 cs=0023 ss=002b ds=002b es=002b fs=0053 gs=002b efl=00000202 5 ntdll!NtReadFile+0xc: 6 77c310fc c22400 ret 24h 7 8 9 0:000> k 10 # ChildEBP RetAddr 11 00 00f3f38c 75dbf25c ntdll!NtReadFile+0xc 12 01 00f3f38c 70f79b71 KERNELBASE!ReadFile+0xec 13 02 00f3f3fc 716ab275 mscorlib_ni+0x4b9b71 14 03 00f3f428 716ab17b ... 15 WARNING: Frame IP not in any known module. Following frames may be wrong.(無法顯示托管函數) 16 09 00f3f4b8 71faf036 0x2e9088e 17 0a 00f3f4c4 71fb22da clr!CallDescrWorkerInternal+0x34 18 0b 00f3f518 71fb859b clr!CallDescrWorkerWithHandler+0x6b 19 0c 00f3f588 7215b11b clr!MethodDescCallSite::CallTargetWorker+0x16a 20 0d 00f3f6ac 7215b7fa clr!RunMain+0x1b3 21 0e 00f3f918 7215b727 clr!Assembly::ExecuteMainMethod+0xf7 22 0f 00f3fdfc 7215b8a8 clr!SystemDomain::ExecuteMainMethod+0x5ef 23 10 00f3fe54 7215b9ce clr!ExecuteEXE+0x4c 24 11 00f3fe94 72157305 clr!_CorExeMainInternal+0xdc 25 12 00f3fed0 7275fa84 clr!_CorExeMain+0x4d 26 13 00f3ff08 7285e81e mscoreei!_CorExeMain+0xd6 27 14 00f3ff18 72864338 MSCOREE!ShellShim__CorExeMain+0x9e 28 15 00f3ff30 7636f989 MSCOREE!_CorExeMain_Exported+0x8 29 16 00f3ff30 77c27084 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x19 30 17 00f3ff8c 77c27054 ntdll!__RtlUserThreadStart+0x2f 31 18 00f3ff9c 00000000 ntdll!_RtlUserThreadStart+0x1b
但是我們可以使用 SOS的【!clrstack】命令顯示托管函數。
1 0:000> !clrstack 2 OS Thread Id: 0xc08 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 00f3f3ac 77c310fc [InlinedCallFrame: 00f3f3ac] 5 00f3f3a8 70f79b71 DomainNeutralILStubClass.IL_STUB_PInvoke(Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeFileHandle, Byte*, Int32, Int32 ByRef, IntPtr) 6 00f3f3ac 716ab275 [InlinedCallFrame: 00f3f3ac] Microsoft.Win32.Win32Native.ReadFile(..., Int32, Int32 ByRef, IntPtr) 7 00f3f410 716ab275 System.IO.__ConsoleStream.ReadFileNative(.., Int32 ByRef) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\io\__consolestream.cs @ 205] 8 00f3f444 716ab17b System.IO.__ConsoleStream.Read(Byte[], Int32, Int32) [f:\dd\ndp\clr\src\BCL\system\io\__consolestream.cs @ 134] 9 00f3f464 70f5e6a3 System.IO.StreamReader.ReadBuffer() [f:\dd\ndp\clr\src