.NET高级调试之sos命令输出看不懂怎么办

一：背景

1. 讲故事

很多.NET开发者在学习高级调试的时候，使用sos的命令输出会发现这里也看不懂那里也看不懂，比如截图中的这位朋友。


.NET高级调试属于一个偏冷门的领域，国内可观测的资料比较少，所以很多东西需要你自己去探究源代码，然后用各种调试工具去验证，相关源代码如下：

• coreclr:  https://github.com/dotnet/runtime
  
• windows:  https://github.com/reactos/reactos
  
• linux:    https://www.kernel.org/
  

这一篇权当抛砖引玉，来引导一下如何去探索。
二：WinDbg 分析

1. 复原现象

为了方便讲述先上一段简单的测试代码，来观察一下线程列表中所谓的 lockcount 列。

1.     internal class Program
2.     {
3.         static void Main(string[] args)
4.         {
5.             Console.WriteLine("hello world...");
6.             Debugger.Break();
7.         }
8.     }

复制代码

接下来用 windbg 附加一下，使用 !threads 命令观察输出。

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     14c8 000001A8B862DBB0    2a020 Preemptive  000001A8BA1DDEE0:000001A8BA1DF478 000001a8b8623c20 0     MTA
11.    5    2     71e0 000001A8D25740B0    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001a8b8623c20 0     MTA (Finalizer)
12.    7    3     31b0 000001A8B86E7730  102a220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001a8b8623c20 0     MTA (Threadpool Worker)

复制代码

从上面的卦中可以看到 Lock Count=0，那这里的值取自源码的哪里呢？
2. 取自哪里

大家要知道每一行记录都是在coreclr Thread中摘取出来的字段，言外之意就是可以把 Thread 所有信息给展示出来，可以用 dt 命令，简化后如下：

1. 0:000> dt coreclr!Thread 000001A8B862DBB0
2.    +0x000 __VFN_table : 0x00007ffd`d2f93c70
3.    =00007ffd`d30ce8d8 m_DetachCount    : 0n0
4.    =00007ffd`d30ce8d4 m_ActiveDetachCount : 0n0
5.    =00007ffd`d30cf4dc m_threadsAtUnsafePlaces : Volatile<long>
6.    +0x008 m_State          : Volatile<enum Thread::ThreadState>
7.    +0x00c m_fPreemptiveGCDisabled : Volatile<unsigned long>
8.    +0x010 m_pFrame         : 0x0000006f`df57e328 Frame
9.    +0x018 m_pDomain        : 0x000001a8`b8623c20 AppDomain
10.    +0x020 m_dwLockCount    : 0
11.    +0x024 m_ThreadId       : 1
12.    ...

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通过仔细分析卦中信息，可以发现这个 lockcount 其实就是 m_dwLockCount 字段，知道是这个字段之后接下来就是寻找coreclr源码啦，截图如下：

从源码注释中看的非常清楚，这个字段可用来跟踪5中锁。

• critical section
  
• spin lock
  
• syncblock lock
  
• EE Crst
  
• GC lock
  

接下来搜索下源码看看 m_dwLockCount 是怎么更新的，可以发现如下两处，并且都是和同步块索引相关，截图如下：

1. inline void Thread::IncLockCount()
2. {
3.     LIMITED_METHOD_CONTRACT;
4.     _ASSERTE(GetThread() == this);
5.     m_dwLockCount++;
6.     _ASSERTE(m_dwLockCount != 0 || HasThreadStateNC(TSNC_UnbalancedLocks));
7. }
9. inline void Thread::DecLockCount()
10. {
11.     LIMITED_METHOD_CONTRACT;
12.     _ASSERTE(GetThread() == this);
13.     _ASSERTE(m_dwLockCount > 0 || HasThreadStateNC(TSNC_UnbalancedLocks));
14.     m_dwLockCount--;
15. }

复制代码

接下来要做的一件事就是如何自增 m_dwLockCount 值 来模拟达到这位朋友的 1024。
3. 如何模拟复现

其实当你知道是跟踪这五种锁，要模拟就非常简单了，为了方便讲述上一段测试代码，利用 lock 让 m_dwLockCount 字段不断自增，参考如下：

1.     internal class Program
2.     {
3.         public static object[] locks;
5.         static void Main(string[] args)
6.         {
7.             locks = Enumerable.Range(0, 100).Select(i => new object()).ToArray();
9.             foreach (var item in locks)
10.             {
11.                 Monitor.Enter(item);
12.             }
14.             Debugger.Break();
15.             Console.ReadLine();
16.         }
17.     }

复制代码

接下来用 windbg 附加观察一下。

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     6c90 00000239840DDBB0    2a020 Preemptive  0000023985B2BB38:0000023985B2D478 00000239840d3c20 100   MTA
11.    5    2     2178 00000239859640B0    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 00000239840d3c20 0     MTA (Finalizer)
12.    7    3     6d00 0000023984197700  102a220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 00000239840d3c20 0     MTA (Threadpool Worker)
14. 0:000> dt coreclr!Thread 00000239840DDBB0
15.    +0x000 __VFN_table : 0x00007ffd`d2f93c70
16.    =00007ffd`d30ce8d8 m_DetachCount    : 0n0
17.    =00007ffd`d30ce8d4 m_ActiveDetachCount : 0n0
18.    =00007ffd`d30cf4dc m_threadsAtUnsafePlaces : Volatile<long>
19.    +0x008 m_State          : Volatile<enum Thread::ThreadState>
20.    +0x00c m_fPreemptiveGCDisabled : Volatile<unsigned long>
21.    +0x010 m_pFrame         : 0x00000074`a937e888 Frame
22.    +0x018 m_pDomain        : 0x00000239`840d3c20 AppDomain
23.    +0x020 m_dwLockCount    : 0x64

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这里顺便提一下，如果你想实时观察 m_dwLockCount 更改的线程栈信息，可以在 Thread+0x20处下一个ba硬件断点即可。

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     6188 00000290D550DBB0    2a020 Preemptive  00000290D6F4AD20:00000290D6F4B478 00000290d5503c20 0     MTA
11.    5    2     686c 00000290EF3F40B0    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 00000290d5503c20 0     MTA (Finalizer)
12.    7    3     312c 00000290D55C7740  102a220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 00000290d5503c20 0     MTA (Threadpool Worker)
13. 0:000> ba w4 00000290D550DBB0+0x20
14. 0:000> g
15. ModLoad: 00007ffd`cff80000 00007ffd`cffd1000   C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\3.1.32\System.Collections.dll
16. ModLoad: 00007ffd`d00d0000 00007ffd`d0103000   C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\3.1.32\System.Runtime.Extensions.dll
17. Breakpoint 1 hit
18. coreclr!JIT_MonEnter_Portable+0x65:
19. 00007ffd`d298c8a5 4883c430        add     rsp,30h
21. 0:000> kL 5
22. # Child-SP          RetAddr               Call Site
23. 00 000000b5`f917e780 00007ffd`72e917f4     coreclr!JIT_MonEnter_Portable+0x65
24. 01 000000b5`f917e7c0 00007ffd`d29b6ca3     0x00007ffd`72e917f4
25. 02 000000b5`f917e860 00007ffd`d294cc62     coreclr!CallDescrWorkerInternal+0x83
26. 03 (Inline Function) --------`--------     coreclr!CallDescrWorkerWithHandler+0x57
27. 04 000000b5`f917e8a0 00007ffd`d2953c29     coreclr!MethodDescCallSite::CallTargetWorker+0x196
28. ...

复制代码

三：总结

还是那句话，国内.NET高级调试方面的资料甚少，要想理解sos命令输出是什么意思，切记多看源码，其实本篇重要的不是知识，而是告诉你如何去探究新知的方法。

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