读《软件调试》第九章

今日读了张银奎老师的《软件调试》,前面的CPU和硬件相关的部分离得比较远,所以从第九章操作系统读起,今天的读书笔记:

9.2采集调试消息
调试事件分为8种
typedef enum _DBGKM_APINUMBER
{
DbgkmExceptionApi = 0, // 异常
DbgkmCreateThreadApi = 1, // 创建线程
DbgkmCreateProcessApi = 2, // 创建进程
DbgkmExitThreadApi = 3, // 退出线程
DbgkmExitProcessApi = 4, // 进程退出
DbgkmLoadDllApi = 5, // 映射DLL
DbgkmUnloadDllApi = 6, // 反映射DLL
DbgkmErrorReportApi = 7, // 内部错误
DbgkmMaxApiNumber = 8, // 这组常量的最大值
} DBGKM_APINUMBER;


9.2.2 进程和线程创建消息
操作系统就支持向调试系统发送消息,这个我是没有想到的,具体过程如下:
创建用户态windows线程时,首先为线程建立必要的内核对象和数据结构,并分配栈(stack)空间,这些工作完成后,
该线程处于挂起状态(CREATE_SUSPEND), 而后进程管理器会通知环境子系统,环境子系统会作必要的设置和登记,最后
进程管理器会调用PspUserThreadStartup例程,准备启动该线程。
为了支持调试,PspUserThreadStartup总是会调用调试子系统的内核函数DbgkCreateThread,以便让调试子系统得到处理机会。


DbgkCreateThread会检查新创建线程所在的进程是否正在被调试(根据DebugPort是否为空),如果不是,便立即返回,
如果是,则会继续检查该进程的用户态运行时间(UserTime)是否为0,目的是判断该线程是否是进程中的第一个线程,如果是,
则通过DbgkSendApiMessage()函数向DebugPort发送DbgkmCreateProcessApi消息,如果不是,
则发送DbgkmCreateThreadApi消息。
调试器收到的进程创建(CREATE_PROCESS_DEBUG_EVENT,值为3)和线程创建(CREATE_THREAD_DEBUG_EVENT,值为2)事件就是源于这两个消息。


9.2.3 进程和线程退出消息 --- 与上面类似


9.2.4 模块映射和反映射消息 
DLL(Dynamic-link Library)是Windows中使用最多的技术之一。如:
Windows内核文件NTOSKRNL.EXE虽然是EXE后缀,其实质是一个DLL;
NTDLL.DLL是连接用户态和操作系统内核的桥梁,用户态代码通过它访问内核服务;
Windows子系统DLL(KERNEL32.DLL,ADVAPI32.DLL,USER32.DLL,GDI32.DLL)是Windows API的载体;


观察进程中的DLL:
1.运行notepad.exe
2.启动VC6,通过Build>Start Debug>Attatch to Process...菜单弹出Attach Process对话框,然后选择notepad.
3. 通过Debug>Modules...菜单弹出模块列表,便可以看到notepad进程中的DLL了。
第二列是该模块在进程空间中的地址(虚拟地址,均小于0x80000000),可见这些模块都是位于用户空间中的。


存在于多个进程空间中的DLL,是否会重复占用内存?
否!当LoadLibrary()和LoadLibraryEx() API加载一个DLL时,会首先判断该DLL是否已经加载过,如果是,则不会重复加载,
只是将该DLL对应的内存页面映射(map)到目标进程的内存空间,并把该DLL的引用次数加1.
当进程退出或调用FreeLibrary() API要卸载一个DLL时,Windows会从进程的虚拟内存空间中把该DLL的映射删除(unmap),
并递减该DLL的引用次数,如果引用次数变为0,那么该DLL会被彻底移出内存。


9.2.5 异常消息
为了支持调试,系统会把被调试程序中发生的所有异常发送给调试器。
内核中KiDispatchException函数是分发异常的枢纽,它会给每个异常安排最多两轮被处理的机会,
对于每一轮处理机会,它都会调用调试子系统的DbgkForwardException函数来通知调试子系统。


总结:
系统的进程管理器、内存管理器和异常分发函数会调用调试子系统的Dbgk采集例程,来向调试子系统通报调试消息,
这些例程被调用后会根据当前进程的DebugPort字段来判断当前进程是否处于被调试状态。
如果不是,便忽略这次调用,直接返回;
如果是,便产生一个DBGKM_APIMSG结构,然后调用下一节将介绍的DbgkSendApiMessage函数来发送调试消息。

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