WinDbg -- 调试关键区(CriticalSection)死锁

我的苦恼冉

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一. 演示示例

这里一个有关键区锁死问题的程序，运行之后依次点击“CS锁死”按钮、右上角退出按钮，程序就会卡死。（图1）

对于眼下的这个问题，界面完全失去响应，这说明负责消息处理的UI线程阻塞了。对于几乎所有的windows GUI程序，编号为0的初始线程就是UI线程，windows发现该界面一段时间没有消息响应之后就会在标题后面加上“（未响应）”。

二. WinDbg调试

启动Windbg，附加到执行进程（F6）。
~*knv3查看各个线程的调用堆栈（图3），数字3表示显示的堆栈深度，省略即显示完整堆栈。
#0号线的栈帧0表示线程程阻塞在NtWaitForSingleObject函数，MSDN得知该函数原型为：
NTSTATUS WINAPI NtWaitForSingleObject( _In_ HANDLE         Handle,   _In_ BOOLEAN        Alertable,  _In_ PLARGE_INTEGER Timeout);第一个参数Handle为其等待的句柄，第三个参数TimeOut为超时时间。
同样从栈帧0得知NtWaitForSingleObject正在等待句柄000000c4，超时时间为0（即没信号就一直等待）。
!handle 000000c4 f 命令查看000000c4句柄的信息（图4）：
现在我们知道c4句柄就是线程ID:20d0的句柄，主线程在退出的时候等待该线程退出，而该线程一直没有退出，所以主线程卡死了。
根据图3得知20d0线程就是#1线程，~1kvn查看该线程完整堆栈（图5）：
栈帧00 NtWaitForSingleObject表示线程在等待000000c0句柄。
!handle

!handle 000000c0 f查看句柄信息，得知c0句柄为事件句柄：
0:002> !handle c0 fHandle c0  Type                 Event  Attributes           0  GrantedAccess        0x100003:         Synch         QueryState,ModifyState  HandleCount          2  PointerCount         4  Name                   Object Specific Information    Event Type Auto Reset    Event is Waiting!locks

!locks查看进程中哪些锁处于锁定状态（图6）：
从第一行结果可以得知是gcsName临界区（需要有pdb才会显示具体变量名）处于锁定状态。

其实，我们从栈帧02 RtlEnterCriticalSection也可以很快的知道该线程一直在等待进入关键区。

经过分析，知道程序无法退出的原因了：线程#1中的关键区gcsName处于锁定状态（也就是一直等待进入关键区），导致线程#1阻塞无法执行。又因主线程在退出的时候执行了WaitForSingleObject等待#1线程，从而导致主线程卡死。
RTL_CRITICAL_SECTION结构

关键区机制主要是通过下面这样的RTL_CRITICAL_SECTION结构来实现的，可以通过dt命令查看该结构定义：
0:002> dt RTL_CRITICAL_SECTIONTest1!RTL_CRITICAL_SECTION   +0x000 DebugInfo        : Ptr32 _RTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG   +0x004 LockCount        : Int4B   +0x008 RecursionCount   : Int4B   +0x00c OwningThread     : Ptr32 Void   +0x010 LockSemaphore    : Ptr32 Void   +0x014 SpinCount        : Uint4B其中，LockCount字段用来标识关键区的锁状态，RecursionCount字段用来记录递归次数，用来支持同一个线程多次进入关键区，OwningThread字段用来记录进入（拥有）关键区的线程ID，LockSemaphore用来记录这个关键区对应的事件对象，当有线程需要等待这个关键区时，便是通过等待这个事件来做到的，这个事件对象是按需创建的，如果LockSemaphore为NULL表示这个关键区从来没有线程在此等待过。
通过图6中的OwningThread=738得知，关键区被线程ID为738的线程所拥有，即Enter之后一直没有Leave。
知道了是哪个线程获取了关键区但没有释放，就可以很容易的在代码中定位问题了。
!cs -l

!locks没有显示LockSemaphore字段，我们可以通过!cs -l命令获取更为全面的关键区信息：
从上图可以看到LockSemaphore=0xC0，正好是#1线程NtWaitForSingleObject的事件对象。

来源：http://www.12558.net
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