Windows调试——死锁的查找

首先看看什么是死锁呢？死锁是指两个或两个以上的线程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。

1） 先用!locks查看所有的线程占用的锁
注意，该指令在新版本的windbg中已经无法使用。需要使用的话必须切换版本到dbg_x86_6.10.3.233.msi。

这里可以看到有三个线程正在等待三个锁，第一个线程等待的锁是0043a620，但被5e4这条线程占用，第二个线程等待的锁是0043a844，但被5dc线程占用，第三个线程等待的锁是031d40d4，也被5e4线程占用。
2）接着，我们需要查看5e4线程和5dc线程的id，具体可以通过查看工具栏中Processes and Threads，如下图所示，5e4的线程的id为53,5dc线程的id为51。

3）分别输入~53kb和~51kb查看这个两个线程的调用栈，结果如下图所示

由数据可知，5e4线程正在等待一把0043a844的锁，而5dc线程也正在等待锁0043a620。
4）结合第一步获取的信息可知，5e4线程要去获取已经被5dc占用的锁0043a844，而5dc又要去获取已经被5e4占用的锁0043a620，如此形成环路，就产生了死锁
 
当！locks出现问题的时候
情况一
ChildEBP RetAddr Args to Child
065d5730 7c92df5a 7c939b23 000008e0 00000000 ntdll!KiFastSystemCallRet (FPO: [0,0,0])
065d5734 7c939b23 000008e0 00000000 00000000 ntdll!NtWaitForSingleObject+0xc (FPO: [3,0,0])
065d57bc 7c921046 0079f570 7d5bd275 7d79f570 ntdll!RtlpWaitForCriticalSection+0x132 (FPO: [1,26,4])
065d57c4 7d5bd275 7d79f570 05cc7bc5 065d5814 ntdll!RtlEnterCriticalSection+0x46 (FPO: [1,0,0])
WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
065d57d8 7d5bd238 7d5980f4 05cc7bc5 05ccf050 SHELL32!ILFindLastID+0x409
065d57f4 7d5bd833 00000000 00000000 05cc7bc5 SHELL32!ILFindLastID+0x3cc
065d5a40 7d5bd8de 00000000 05cc7c69 065d5a7c SHELL32!ILFindLastID+0x9c7
065d5c98 7d5bdb02 00000000 05cc7bc5 7d597034 SHELL32!ILFindLastID+0xa72
065d5cc0 7d5bd5e2 00000000 05cc7bc5 00000000 SHELL32!ILFindLastID+0xc96
065d5ce8 7d5bd7c2 05cbc240 05cc8340 00000000 SHELL32!ILFindLastID+0x776
065d5d0c 7d5bb846 05cc0800 05cc7bac 00000000 SHELL32!ILFindLastID+0x956
065d5d38 7d5bb89f 05cc7b98 00000000 7d597034 SHELL32!ILCombine+0x241
065d5d5c 7d5bbd12 04506770 05cc7b98 00000000 SHELL32!ILCombine+0x29a
065d5d80 7d5bc6f7 04506770 05cc7b98 00000000 SHELL32!SHGetDesktopFolder+0xba
065d5da4 7d5bc73c 00000000 05cc72e0 7d597034 SHELL32!ILRemoveLastID+0x50
065d5dc0 7d5c10ac 05cc72e0 7d597034 065d5df0 SHELL32!ILRemoveLastID+0x95
065d6010 7d5c1052 05cc72e0 065d79bc 00000002 SHELL32!SHGetPathFromIDListW+0x6c
065d6024 04f56f03 05cc72e0 065d79bc c54b6ba4 SHELL32!SHGetPathFromIDListW+0x12
分析如下：
0:009> !locks
NTSDEXTS: Unable to resolve ntdll!RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG type
NTSDEXTS: Please check your symbols
0:009> dt RTL_CRITICAL_SECTION 7d79f570
XXXXX!RTL_CRITICAL_SECTION
+0x000 DebugInfo : 0x00153ab8 _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG
+0x004 LockCount : 1
+0x008 RecursionCount : 1
+0x00c OwningThread : 0x00000964
+0x010 LockSemaphore : 0x000008e0
+0x014 SpinCount : 0
看来是0x964线程持有锁，对应查看具体的线程
 

情况二

1 Id: 1588.1730 Suspend: 0 Teb: 7ffdd000 Unfrozen
ChildEBP RetAddr Args to Child
WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
009ffcd4 7759215c 00000000 00000000 00000000 ntdll!KiFastSystemCallRet
009ffcfc 012d101d 012d3370 00000000 76d3ee1c ntdll!EtwEventEnabled+0xd9
009ffd08 76d3ee1c 00000000 009ffd54 775c37eb lock_test!thread1+0x1d (FPO: [1,0,1]) (CONV: stdcall) [d:\技术总结\lock_test\lock_test\lock_test.cpp @ 16]
009ffd14 775c37eb 00000000 76a98121 00000000 kernel32!BaseThreadInitThunk+0x12
009ffd54 775c37be 012d1000 00000000 00000000 ntdll!RtlInitializeExceptionChain+0xef
009ffd6c 00000000 012d1000 00000000 00000000 ntdll!RtlInitializeExceptionChain+0xc2

2 Id: 1588.754 Suspend: 0 Teb: 7ffdc000 Unfrozen
ChildEBP RetAddr Args to Child
WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
0073fed4 7759215c 00000000 00000000 00000000 ntdll!KiFastSystemCallRet
0073fefc 012d104d 012d3388 00000000 76d3ee1c ntdll!EtwEventEnabled+0xd9
0073ff08 76d3ee1c 00000000 0073ff54 775c37eb lock_test!thread2+0x1d (FPO: [1,0,1]) (CONV: stdcall) [d:\技术总结\lock_test\lock_test\lock_test.cpp @ 25]
0073ff14 775c37eb 00000000 76458321 00000000 kernel32!BaseThreadInitThunk+0x12
0073ff54 775c37be 012d1030 00000000 00000000 ntdll!RtlInitializeExceptionChain+0xef
0073ff6c 00000000 012d1030 00000000 00000000 ntdll!RtlInitializeExceptionChain+0xc2

0:000> uf 012d3388 ：显示函数的反汇编代码
Flow analysis was incomplete, some code may be missing
lock_test!cs1:
012d3388 a04f3500fa mov al,byte ptr ds:[FA00354Fh]

0:000> dt RTL_CRITICAL_SECTION 012d3388
lock_test!RTL_CRITICAL_SECTION
+0x000 DebugInfo : 0x00354fa0 _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG
+0x004 LockCount : -6
+0x008 RecursionCount : 1
+0x00c OwningThread : 0x00001730
+0x010 LockSemaphore : 0x0000003c
+0x014 SpinCount : 0

 
2）
0:000> uf 012d3370 显示函数的反汇编代码
Flow analysis was incomplete, some code may be missing
lock_test!cs2:
012d3370 c84f3500 enter 354Fh,0
012d3374 fa cli

0:000> dt RTL_CRITICAL_SECTION 012d3370
lock_test!RTL_CRITICAL_SECTION
+0x000 DebugInfo : 0x00354fc8 _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG
+0x004 LockCount : -6
+0x008 RecursionCount : 1
+0x00c OwningThread : 0x00000754
+0x010 LockSemaphore : 0x00000040
+0x014 SpinCount : 0

情况三
最近跟踪了一个程序的界面卡死问题，用windbg载入dump文件后打印出函数调用堆栈后，一眼可以看出是临界区死锁了。
代码:
0:000:x86> kb
ChildEBP RetAddr Args to Child
0032dd0c 779ed993 00000710 00000000 00000000 ntdll_779b0000!NtWaitForSingleObject+0x15
0032dd70 779ed877 00000000 00000000 024023f0 ntdll_779b0000!RtlpWaitOnCriticalSection+0x13e
0032dd98 58a2fac3 02404c50 856fd57e 024023f0 ntdll_779b0000!RtlEnterCriticalSection+0x150
0032dffc 58a0d4d7 856fea8a 00000000 001c41a0 SogouSoftware_589d0000!CDownloadListUI::UpdateDownloadListUI+0x43
输出该临界区的信息：
代码:

0:000:x86> !cs 02404c50

Critical section = 0x0000000002404c50 (+0x2404C50)
DebugInfo = 0x0000000000611e08
LOCKED
LockCount = 0xFFFFFFFF
WaiterWoken = Yes
OwningThread = 0x0000000000000710
RecursionCount = 0x1A38
LockSemaphore = 0x2433B08
SpinCount = 0x0000000000000000
Windbg指示是0x710号线程占有该临界区在，于是看看0x710号线程是那一个，结果发现报错，一般这种情况是线程已经退出或者被终止掉了。
代码:
0:000:x86> [710]
^ Illegal thread error in '[710]’
该临界区死锁的位置部分代码如下：
代码:
void CDownloadListUI::UpdateDownloadListUI()
{
m_vctLock.Lock();
vector vecDeleteItems(GetCount()); // record index to be delete
std::iota(vecDeleteItems.begin(), vecDeleteItems.end(), 0);
}
m_vctLock是ATL一个对临界区简单封装的类，仔细对m_vctLock所有加锁的位置进行检查，发现除了主线程外只有另外一个工作线程会使用，用windbg查了下改工作线程并未退出，线程ID也不为 0x710,难道又被Windbg给忽悠了？打印下该临界区的数据结构看看：
代码:
0:000:x86> dt _RTL_CRITICAL_SECTION 02404c50
DuiLib!_RTL_CRITICAL_SECTION
+0x000 DebugInfo : 0x00611e08 _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG
+0x004 LockCount : 0n-6
+0x008 RecursionCount : 0n1
+0x00c OwningThread : 0x00001a38 Void
+0x010 LockSemaphore : 0x00000710 Void
+0x014 SpinCount : 0
发现这里显示的拥有者线程号和上面不一致，试试看是那个线程：
代码:
0:000:x86> ~~[1a38]
6 Id: 2058.1a38 Suspend: 0 Teb: 7ef94000 Unfrozen
Start: SogouSoftware_589d0000!_threadstartex (58a5192d)
Priority: 0 Priority class: 32 Affinity: f
0:000:x86> ~6s
ntdll_779b0000!ZwWaitForMultipleObjects+0x15:
779d019d 83c404 add esp,4
0:006:x86> kb
ChildEBP RetAddr Args to Child
0370fa5c 768615f7 00000002 0370faac 00000001 ntdll_779b0000!ZwWaitForMultipleObjects+0x15
0370faf8 773519f8 0370faac 0370fb20 00000000 KERNELBASE!WaitForMultipleObjectsEx+0x100
0370fb40 773541d8 00000002 7efde000 00000000 kernel32!WaitForMultipleObjectsExImplementation+0xe0
0370fb5c 589f6ba0 00000002 0370fb84 00000000 kernel32!WaitForMultipleObjects+0x18
0370fbd4 58a51907 58aab894 862df68e 00000000 SogouSoftware_589d0000!CThreadQueue::ThreadProc+0x100
0370fc0c 58a51991 00000000 0370fc24 7735336a SogouSoftware_589d0000!_callthreadstartex+0x1b [f:\dd\vctools\crt_bld\self_x86\crt\src\threadex.c @ 314]
0370fc18 7735336a 023f5170 0370fc64 779e9882 SogouSoftware_589d0000!_threadstartex+0x64 [f:\dd\vctools\crt_bld\self_x86\crt\src\threadex.c @ 292]
0370fc24 779e9882 023f5170 771cc6bb 00000000 kernel32!BaseThreadInitThunk+0xe
0370fc64 779e9855 58a5192d 023f5170 00000000 ntdll_779b0000!__RtlUserThreadStart+0x70
0370fc7c 00000000 58a5192d 023f5170 00000000 ntdll_779b0000!_RtlUserThreadStart+0x1b
6号线程正处于等待任务中，对照代码，6号线程有一个观察者的回调函数会调用到CDownloadListUI类中的m_vctLock锁，但是该回调函数已经执行完毕了。那么只有一种可能，就是锁泄露了，即Lock后没有解锁。再去看该回调函数，果然发现有一个很少出现的分支下没有调用Unlock释放临界区而直接返回了，这就造成了经典的锁泄露而引起死锁的bug。
但 !cs 命令在此种情况下却给出了错误的信息，很容易造成误导而怀疑是一个拥有该锁的线程退出了而引起的。这应该算是Windbg的一个bug吧。
进一步测试该情况，发现是当64位系统下的32位进程产生的dump会有此问题，32位系统下 !cs 命令执行正常。