Window XP驱动开发(十九) windows内核高级调试技巧（双机调试）

转载来源于：http://blog.csdn.net/chenyujing1234/article/details/7739129

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在驱动程序的开发中，经常会遇到系统崩溃一情况，我们很难想像用VC的调试器那样单步调试程序。但还是有一些高级驱动程序调试技巧，

可以帮助找出驱动程序中的Bug。另外，利用一些第三方工具软件，也可以帮助程序员找到驱动程序中的漏洞，从而提高开发效率。

1、一般性调试

一般性调试技巧包括打印调试信息、查看dump文件等。这些方法在调试驱动中比较常见。

1、1 打印调试信息

1、2 存储dump信息

打印调试信息，可以满足大部分的调试需要，然而有时驱动程序员经常遇到蓝屏死机的困扰，这样即便打印了信息，系统崩溃或重启了，驱动程序员也无未能看到。

这时程序员需要设置Dump信息。所谓Dump信息就是在系统崩溃之前，操作系统会将当前的调用的堆栈记录成一个dump文件，这个文件对于以后的分析极为有用。

右键单击“我的电脑”，选择“属性”，弹出“系统属性”对话框。在对话框中，单击“高级”选项卡，然后单击“设置”按钮，弹出一个对话七一，设置写入调试信息。

如下图：

可以选择“小内存转储”或者“完全内存转储”。其中小内存转储只存储64KB的存储信息，信息量少，而“完全内存转储”则将整个4GB的虚拟内存全部存储下来，

这样虽然信息完整，但耗时。

引起蓝屏死机现象可能有多种情况，引起系统蓝屏，最简单的办法就是在程序代码中加入一行ASSERT(0)，从而产生一个断言，继而会产生一个异常。

可以说所有蓝屏都是由各类异常引起的，最常见的是读写空指针、读写不可操作的内存区域等。

eg:   在程序中加入一行ASSERT(0),它在check版本中等效于调用RtlAssert函数，而在Free版本中不做任何操作，因此check版本的ASSERT(0) 会引起蓝屏死机.

 #pragma PAGEDCODE
 NTSTATUS HelloWDMAddDevice(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject,
                            IN PDEVICE_OBJECT PhysicalDeviceObject)
 {
     PAGED_CODE();
     KdPrint(("Enter HelloWDMAddDevice\n"));

     ASSERT(0);

1、3 使用WinDbg调试工具

(1)

Windbg下载地址：http://dl.dbank.com/c0ypf5ytrh

安装后可能找不到Windbg.exe在哪里？后来发现因为我之前安装了DDK驱动开发文件，在DDK的安装下找到了它。

 (2)也可以用系统默认的自带工具：

Dump信息，必须用专用的工具软件查看，如WinDbg等工具，在使用WinDbg工具时，最好下载系统的符号表。系统的DLL、EXE、SYS、AX等文件，都会有一个

相应的PDB文件，这就是符号表文件，这个PDB是微软在编译Windows时产生的符号表文件，有了这些信息，就可以知道某段代码属于哪个系统文件中的函数了。

首先，在系统环境变量中设置_NT_SYMBOL_PATH环境变量，内容可以设置为：

SRV *d:\symcache*http://msdl.microsoft.com/download/symbols

其含义是以  http://msdl.microsoft.com/download/symbols作为符号表服务器，一旦需要就可以去这个网站下载符号表，下载后将其存储在d:sysmcache目录中。

其次，安装WinDbg软件，该软件可以调试内核程序，同时还可以观察蓝屏后Dump显示出来的信息。

 

第一次使用WinDbg调试Dump文件，会等待很长时间，这主要是因为软件会自动到微软网站去下载符号表，即一些PDB文件。

如ntrnlpa.exe就会有对应文件nlknlpa.pdb。程序员自己编写的驱动程序是无法到微软网站下载符号表的，这就需要程序员自己提供了。

参考<<Win7 下分析蓝屏原因的方法>>

 

 

2、高级内核调试技巧

高级内核调试技巧一般用WinDbg进行双机调试，一台作为主机，一台作为目标机。

如果使用虚拟软件，如VMWare或Virtual PC等，可以在计算机中模拟出目标机，这样一台计算机就可以进行内核调试。

2、1 安装VMWare

想像Ring3层的程序一样单步执行，在断点时候观察变量，修改内存，完全知道程序的运行情况，需要费一些周折，

因为驱动程序运行在Ring0层程序，调试软件不可能是Ring3层的程序，这与无法在二维空间观察三维空间是一样的。

WinDbg软件，它可以调试应用软件（Ring3层程序）、驱动程序（Ring0层程序）和蓝屏存储文件，但是在调试驱动程序时，WinDbg需要两台计算机调试，

一台作为主机（HOST），一台作为目标机（TARGET），用一根串口线或一条1394的电缆将两台计算机连接起来。

要安装尽量高版本的VMWare，首先在VMWare中安装一个虚拟的Windows，我们以安装Windows XP SP2为例。

安装方法请参考我的另一篇文章：<>

由于是虚拟的PC，并且调试需要一个串口，因此利用虚拟机的虚拟特性，定制一个虚拟串口。

 闭虚拟机，来到VMWare之后选择对应的虚拟机，对齐进行设置。

注意：如虚拟机中在添加新的串口前已经存在串口了，那么要把原有的串口Remove掉（特别是有些打印会占用串口），否则会导致windbg.exe与虚拟机连接不上。

 

使用“虚拟串口”使其建立一条虚拟的串口，一端是虚拟PC的串口COM1，另一端是Window上的管道。

另外，在虚拟机中找到启动配置文件boot.ini，去掉这个文件的只读属性，用记事本打开Boot.ini。

在我的虚拟系统中C盘下找不到boot.ini文件，后来从网上得到了解决。解决方法是：

打开电脑属性——高级——启动与故障恢复——在系统启动栏目下选择手动编辑，就打开boot.ini了。

注意：\WINDOWS的前面没有空格，否则启动会出现下面错误：

boot.ini大概的内容如下：

 [boot loader]
 timeout=10
 default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS
 [operating systems]
 multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional" /noexecute=optin /fastdetect

上面的Timeout选项为等待时间，可以改短一点，如10，表示等待10秒钟。
在文件的最后增加这样一行内容：

 multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="XP Debug"  /fastdetect /debug /debugport=com1 /buadrate=115200

如果要设置默认进入Debug模式，可以把上面这一行内容加到[operating systems]下面：

  [boot loader]
 timeout=10
 default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS
 [operating systems]
 multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="XP Debug"  /fastdetect /debug /debugport=com1 /buadrate=115200
 multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional" /noexecute=optin /fastdetect

之后保存即可。

2、1、1  VMWare对于驱动程序开发除了调用外的其他作用

我们在真的XP环境下开发驱动，经常会遇到蓝屏的现象，这给开发带来很大的痛苦，但是如果将驱动放到虚拟机上运行，如果出现死机就是重启虚拟机，

不会让真机重启，这大大节省了开发难度。

 

2、2  Windbg设置

给Windbg创建一个快捷方式，设置一下这个快捷方式的属性：在快捷方式的目标后面增加一些命令，我这里是：

 "C:\Program Files\Debugging Tools for Windows (x86)\windbg.exe" -b -k com:port=\\.\pipe\com_1,baud=115200,pipe

 

前面的字符串是Windbg的路径，加上后面的命令就可以了。（加入命令  -b 的作用是：在Windbg连接上时就暂停，如果不想马上处于暂停，那么可以把-b去掉。）

之后，最好给Windbg设置一下符号表。打开Windbg，选择菜单项的“File”->“Symbol File Path”,然后填下：

 srv*c:\Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols

如上图如果我们勾选了Reload，那么相当于输入了.reload命令，这时开始下载：

表示从网上下载系统对应的符号表到C盘的symbols目录下，只有需要的时候才会下载；对于已经下载的以后就直接用这个文件夹里面的符号表了。

当然实际调试驱动时还要加上自己驱动对应的符号表。当然也可以把系统的Symbols从微软的网站上一次性打包下载下来再解压到C盘的Symbols文件夹。从http://msdn.microsoft.com/en-us/windows/hardware/gg463028可以下载到系统对应的符号表（注意是和虚拟机对应的系统版本）
之后关闭Windbg，会提示是否保存，点击是，保存。

不知为何，符号文件下不下来???????

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 现在我们假设你的驱动代码放在D:\mydriver目录中；

系统级Symbol文件存放在C:\WINDOWS\Symbols目录中，这些Symbol文件是从微软的网站上http://msdl.microsoft.com/download/symbols下载而来，这个网址是不可以用IE直接打开的，WinDbgà Fileà Symbol File Path...界面中选择Reload，WinDbg会自动帮你下载；

驱动生成的Symbol文件存放在D:\mydriver\objchk_wxp_x86\i386目录中。

a)     设置驱动Symbol路径，WinDbg->File-> Symbol File Path...为

SRV*C:\WINDOWS\Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols; D:\mydriver\objchk_wxp_x86\i386

b)     设置驱动源文件路径，WinDbg->File-> Source File Path…为D:\mydriver

c)     为了保险起见，我们同时设置系统变量。

My Computer -> Properties-> Advanced Tab-> Enviroment Variables-> 

Add._NT_DEBUG_BAUD_RATE=115200

_NT_SYMBOL_PATH=SRV*C:\WINDOWS\Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols

_NT_ALT_SYMBOL_PATH = D:\mydriver\objchk_wxp_x86\i386
_NT_SOURCE_PATH = D:\mydriver

14.  启动VMware,将主机目录C:\WINDOWS\Symbols下的拷贝到虚拟机的相同位置。同时请把驱动编译后生成在D:\mydriver\objchk_wxp_x86\i386目录下的*.pdb、*.sys、*.map、*.exp、*.lib文件一并拷贝到两个系统的C:\WINDOWS\Symbols目录中。

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 2、3 测试双机调试环境

先打开虚拟机，开启对应的系统进入调试模式（过了菜单选择时间，进入Debug后会停留几秒钟），

 

选择XP Debug模式， 然后快速双击设置好的Windbg，就会自动连接到虚拟机了，如果Windbg出现如下的提示，那么就OK了：

 调试器显示： Connected to Windows XP 2600 x86 compatible target at (Fri Jul 13 09:32:45.090 2012 (GMT+8)), ptr64 FALSE

，此时代表连接目标成功，处于中断状态

 Microsoft (R) Windows Debugger Version 6.11.0001.402 X86
 Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.

 Opened \\.\pipe\com_1
 Waiting to reconnect...
 Connected to Windows XP 2600 x86 compatible target at (Thu Jul 12 17:06:33.750 2012 (GMT+8)), ptr64 FALSE
 Kernel Debugger connection established.  (Initial Breakpoint requested)
 Symbol search path is: srv*c:\Symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols;SRV*d:\symcache*http://msdl.microsoft.com/download/symbols
 Executable search path is:
 Windows XP Kernel Version 2600 UP Free x86 compatible
 Built by: 2600.xpsp_sp2_rtm.040803-2158
 Machine Name:
 Kernel base = 0x804d8000 PsLoadedModuleList = 0x805541a0
 System Uptime: not available
 Break instruction exception - code 80000003 (first chance)
 *******************************************************************************
 *                                                                             *
 *   You are seeing this message because you pressed either                    *
 *       CTRL+C (if you run kd.exe) or,                                        *
 *       CTRL+BREAK (if you run WinDBG),                                       *
 *   on your debugger machine's keyboard.                                      *
 *                                                                             *
 *                   THIS IS NOT A BUG OR A SYSTEM CRASH                       *
 *                                                                             *
 * If you did not intend to break into the debugger, press the "g" key, then   *
 * press the "Enter" key now.  This message might immediately reappear.  If it *
 * does, press "g" and "Enter" again.                                          *
 *                                                                             *
 *******************************************************************************
 nt!RtlpBreakWithStatusInstruction:
 80527da8 cc              int     3

 

2、4 在虚拟机上加载驱动程序

在进行了上述设置后，就可以进行程序调试了。

2、3、1 首先运行VMWare中的虚拟机软件，然后启动新建立的WinDbg快捷方式，不过WinDbg很快就会停止运行，整个虚拟机也会停止下来，这里需要让虚拟机中的

Windows暂停下来，以便可以用Step in，Step out等方式调试。由于此时在Windows的内核下，且没有Windows源代码，所以看到的都是汇编命令，如下图所示：

 

这时候按F5键或者在命令行中输入g，或者单击“运行”图标，都可以让系统运行起来，这里的操作类似于VC的调试界面。

2、3、2  下一步的事情就是把以上编译的驱动程序放到虚拟机上运行。

这里需要首先解决是的如何将文件复制到虚拟机上，为此VMWare为用户提供了一个工具，叫做VMWare Tools，在VMWare上选择菜单“Install VMWare Tool”，

虚拟机会自动安装一个配套的软件插件。

遇到的问题：

我在选择“Install VMWare Tool”时提示

解决方法：

你先把虚拟机关上，然后下载个VMWARE tools6.iso安装文件，直接搜就行了下载完了之后，在虚拟机设置那儿光驱那里选择ISO镜像（如下图），进去之后，

再次选择“Install VMWare Tool”，安装成功了。

 

 

然后在VMWare的工程中，选择“属性”菜单，单击“选项”对话框，选择“共享文件夹”然后选择“Add"按钮，可以为虚拟机设置一个“网络共享”，如下图所示：

 

当为虚拟机设置好共享后，就可以在虚拟机上使用了；

在虚拟机里的资源管理器中输入\\.host\，就可以找到共享目录，这样就可以将PC中的文件复制到虚拟机的里。

 
2、4  VMWare和WinDbg联合调试驱动程序

 这里先了解一下WinDbg的简单使用方法。WinDbg大部分调试都通过命令行方式，即通过输入命令实现。

（1）断点设置：对于设置的一般断点用bp，后面接函数名或者地址名。如bp HelloWDM!

DriveEntry或者bp 0x12345678。对于清除断点用bc。例如，bc * 代表清除所有断点，bc 1代表第1号清除断点。

对于没有加载符号表的驱动程序，可以使用延迟设置断点，用bu；查看断点用bl

例如，bu HelloWDM!DriveEntry。

此时若通过设备管理把设备卸载的话会有以下的信息：

 

（2）符号表设置：如果符号表设置成功，就不需要再设置了，但是符号表有时需要手动设置一下。重新加载符号表使用.reload命令。

使用“lm”显示加载的模块，

“lm v”为每个模块提供更详细的信息，“

!lm ”显示一个详细的模块信息，

“lmo”显示已经加载的模块，

“lml”显示已经加载符号文件的模块，

“lme”显示有符号问题的模块，

“lm m *”显示以一个char过滤的模块（若是M，则为路径过滤）。

手动加载符号表使用.ld命令。

 （3）显示驱动对象的相关信息

（3、1）我们以高度CYUSB.sys以例。首先把我们用到的驱动文件及CyConsole工具拷到虚拟机内。

（3、2）插入我们的CY7C68 USB设备，此时虚拟机会提示是否要把此设备连接到虚拟机上，我们点是。

（3、3）因为是虚拟机第一次接受此USB连接，所以提示需要驱动安装；指定目录让驱动安装。

（3、4）在虚拟机中动行我们的工具CyConsole.exe；

（3、5）在CyConsle.exe运行后马上在真机中的WinDbg中按Ctrl+Break让Target中断下来；因为CyConsole.exe会调用cyusb.sys，所以在Command窗口中输入：

!drvobj cyusb 2  

!drvobj命令类似于SoftICE中的driver命令，用于显示驱动对象的相关信息；

这样我们将得到 cyusb.sys 驱动的Dispatch routines信息：

（3、6）知道了卸载例程DriverUnload的入口在0xb2237916，于是我们在0xb2237916处设下断点，在Command窗口中输入：

bp 0xb2237916

输入g，让Target继续跑起来，此时我们把USB拨掉。

此时WinDBG把Target中断了下来，中断之处正是我们刚才设置的例程处00xb2237916：

（3、7）从上图可以看出没有为cyusb.sys加载符号文件，下面我们来加载它的符号

 

 

将A软件安装在虚拟机中，安装完成后，运行A软件，进入注册界面，此时我们在WinDBG中再次按Ctrl+Break，让Target中断下来，A软件的注册算法在驱动程序snbus.sys中DeviceControl例程中（为什么在snbus中的DeviceControl例程中，请自行跟踪应用程序并查看DDK的相关文档就知道了，这里的重点不是Crack软件，而是讲内核驱动的调试），在Command窗口中输入：
!drvobj snbus 2

!drvobj命令类似于SoftICE中的driver命令，用于显示驱动对象的相关信息，具体的用法请参看WinDBG的帮助文档，当我们输入!drvobj snbus 2时，我们将得到这个驱动的Dispatch routines信息：

 

 （4）添加源文件调试的方法

在windbg.exe停下来时：

 *******************************************************************************
 nt!RtlpBreakWithStatusInstruction:
 8052c5dc cc              int     3

 

 

 

现在添加 源文件 和 符号文件 目录

 

File -> Symbol Search Path -> Browse

 

"D:/Test7/NT_Driver/objchk_wxp_x86/i386" 把 Reload 勾上

File -> Open Source File ->Driver.cpp

现在以 DriverEntry 和 HelloDDKUnload 函数为例，设置断点,在 command 中输入 " bu HelloDDK!DriverEntry "

bu HelloDDK!HelloDDKUnload

 

好了，现在输入 g 回车，让操作系统加载起来。

现在在虚拟操作系统里面运行 DriverMonitor ,选择编译好的 sys 文件

 

 

点击 Go 按钮，这时候 真实机器 的 WinDbg 收到消息，转到 DriverEntry 入口函数停止下来。注意粉红色的标记

 

command 窗口显示函数信息：

 

--GetMcast: 6501a8c0 81f29e00
Breakpoint 0 hit
helloddk!DriverEntry:
f8bb2e90 8bff            mov     edi,edi

 

这个时候就可以 按 F10 一步一步执行函数，或按 F11 跳进函数内部查看执行过程。或者按 F5 直接执行到下一个断点处。