记一次 .NET某医疗器械清洗系统卡死分析

一：背景

1. 讲故事

前段时间协助训练营里的一位朋友分析了一个程序卡死的问题，回过头来看这个案例比较经典，这篇稍微整理一下供后来者少踩坑吧。

二：WinDbg 分析

1. 为什么会卡死

因为是窗体程序，理所当然就是看主线程此时正在做什么? 可以用 ~0s ; k 看一下便知。


0:000> k
 # ChildEBP RetAddr      
00 00aff168 75e3bb0a     win32u!NtUserPeekMessage+0xc
01 00aff168 75e3ba7e     USER32!_PeekMessage+0x2a
02 00aff1a4 6a5d711c     USER32!PeekMessageW+0x16e
03 00aff1f0 6a5841a6     System_Windows_Forms_ni+0x23711c
...
17 00afffbc 00000000     ntdll!_RtlUserThreadStart+0x1b

从线程栈来看，当前的方法卡在 win32u!NtUserPeekMessage 上, 熟悉 Windows 窗体消息的朋友都知道这是提取 消息队列 的常规逻辑，这个方法的下一步就是通过 Wow64SystemServiceCall 进入到 Windows内核态，可以用 u 命令验证一下。


0:000> ub win32u!NtUserPeekMessage+0xc
761d1010 b801100000      mov     eax,1001h
761d1015 ba10631d76      mov     edx,offset win32u!Wow64SystemServiceCall (761d6310)
761d101a ffd2            call    edx

朋友也给我截了图，确实出现了卡死，那接下来的问题就是看下当前线程在 内核态 到底在做什么？

2. 真的卡在内核态吗

幸好朋友可以在卡死的机器上安装 windbg，让朋友在卡死的时候使用 Attch to kernel 的方式观察内核态，截图如下：

附加成功后，可以用 !process 0 f xxxx.exe 看到主线程的线程栈。


lkd> !process 0 f xxxx.exe
PROCESS ffffab8ebea75080
    SessionId: 1  Cid: 0f78    Peb: 009f1000  ParentCid: 1134
        ...
        THREAD ffffab8ecad14540  Cid 0f78.38f8  Teb: 00000000009f3000 Win32Thread: ffffab8ecd5dabc0 WAIT: (WrUserRequest) UserMode Non-Alertable
            ffffab8ecb31bcc0  QueueObject
        IRP List:
            ffffab8ecad82b20: (0006,0478) Flags: 00060000  Mdl: 00000000
        Not impersonating
        DeviceMap                 ffffd400aa7eed50
        Owning Process            ffffab8ebea75080       Image:         xxxx.exe
        Attached Process          N/A            Image:         N/A
        Wait Start TickCount      1117311        Ticks: 9265 (0:00:02:24.765)
        Context Switch Count      60628          IdealProcessor: 2  NoStackSwap
        UserTime                  00:00:10.796
        KernelTime                00:00:06.593
        Win32 Start Address 0x00000000006e16aa
        Stack Init ffffa88b5b18fb90 Current ffffa88b5b18e780
        Base ffffa88b5b190000 Limit ffffa88b5b189000 Call 0000000000000000
        Priority 10 BasePriority 8 PriorityDecrement 0 IoPriority 2 PagePriority 5
        Child-SP          RetAddr               Call Site
        ffffa88b`5b18e7c0 fffff806`6627e370     nt!KiSwapContext+0x76
        ffffa88b`5b18e900 fffff806`6627d89f     nt!KiSwapThread+0x500
        ffffa88b`5b18e9b0 fffff806`6627d143     nt!KiCommitThreadWait+0x14f
        ffffa88b`5b18ea50 fffff806`6628679b     nt!KeWaitForSingleObject+0x233
        ffffa88b`5b18eb40 ffffa9d4`bdd32b12     nt!KeWaitForMultipleObjects+0x45b
        ffffa88b`5b18ec50 ffffa9d4`bdd352d9     win32kfull!xxxRealSleepThread+0x362
        ffffa88b`5b18ed70 ffffa9d4`bdd33f8a     win32kfull!xxxInterSendMsgEx+0xdd9
        ffffa88b`5b18eee0 ffffa9d4`bdd37870     win32kfull!xxxSendTransformableMessageTimeout+0x3ea
        ffffa88b`5b18f030 ffffa9d4`bdf1e088     win32kfull!xxxSendMessage+0x2c
        ffffa88b`5b18f090 ffffa9d4`bdf1e0e9     win32kfull!xxxCompositedTraverse+0x40
        ffffa88b`5b18f0e0 ffffa9d4`bdf1e0e9     win32kfull!xxxCompositedTraverse+0xa1
        ffffa88b`5b18f130 ffffa9d4`bdf1e0e9     win32kfull!xxxCompositedTraverse+0xa1
        ffffa88b`5b18f180 ffffa9d4`bdf1e0e9     win32kfull!xxxCompositedTraverse+0xa1
        ffffa88b`5b18f1d0 ffffa9d4`bdf1e2a7     win32kfull!xxxCompositedTraverse+0xa1
        ffffa88b`5b18f220 ffffa9d4`bde5a013     win32kfull!xxxCompositedPaint+0x37
        ffffa88b`5b18f2b0 ffffa9d4`bdd2e438     win32kfull!xxxInternalDoPaint+0x12bce3
        ffffa88b`5b18f300 ffffa9d4`bdd2e03a     win32kfull!xxxInternalDoPaint+0x108
        ffffa88b`5b18f350 ffffa9d4`bdd30f1c     win32kfull!xxxDoPaint+0x52
        ffffa88b`5b18f3b0 ffffa9d4`bdd2ff08     win32kfull!xxxRealInternalGetMessage+0xfac
        ffffa88b`5b18f880 ffffa9d4`be1871ce     win32kfull!NtUserPeekMessage+0x158
        ffffa88b`5b18f940 fffff806`6640d8f5     win32k!NtUserPeekMessage+0x2a
        ffffa88b`5b18f990 00007ffe`1816ff74     nt!KiSystemServiceCopyEnd+0x25 (TrapFrame @ ffffa88b`5b18fa00)
        00000000`0077e558 00000000`00000000     0x00007ffe`1816ff74

如果线程信息很少的话，可以用 .process 将此进程作为当前上下文，然后加载用户符号，输出如下：


lkd> .process ffffab8ebea75080
Implicit process is now ffffab8e`bea75080
lkd> .reload
Connected to Windows 10 19041 x64 target at (Tue Mar 21 13:21:21.213 2023 (UTC + 8:00)), ptr64 TRUE
Loading Kernel Symbols
...............................................................
................................................................
................................................................
.................
Loading User Symbols
PEB is paged out (Peb.Ldr = 00000000`009f1018).  Type ".hh dbgerr001" for details
Loading unloaded module list

从刚才的线程栈上看，很明显有一个 win32kfull!xxxSendMessage+0x2c 方法，熟悉 SendMessage 的朋友都知道这个是用来向某个窗体发消息的，那到底是哪一个窗体呢？

3. 到底给哪个窗体发消息

要想获取发送窗体的句柄，需要提取 win32kfull!xxxSendMessage 方法的第一个参数，在 x64 的调用协定下，它是用 rcx 传递的，需要分析下汇编代码，如果 rcx 没有放到栈里，那就无法提取了。

为了少点麻烦，建议让朋友看下 32bit 的操作系统上是否也有这个问题？结果反馈说也存在，使用 !thread xxx 切到目标线程，使用 kb 提取第一个参数地址上的值，即：00010598，截图如下：

丢了一个 sdbgext 插件让朋友看下窗体句柄信息，发现是个 64bit 的，其实除了它还可以用 Spy++ 观察窗体句柄，重点就是找到这个神秘窗体 是由哪个进程下的线程创建的，当把句柄号丢进去后还真给找到了，有点黑暗中寻找到了曙光。截图如下：

从 Spy++ 看当前窗体是由进程号:000016E0下的线程号0000109C 创建的，经过比对，这个线程就是本进程的某个线程号。

分析到这里其实就很明朗了，是因为这个线程 0000109C 创建了一个用户控件，导致内核态 在某种情况下给它发消息，接下来就是寻找到底是什么控件创建的。

4. 罪魁祸首

关于非主线程创建用户控件导致的卡死，我感觉都已经说破嘴皮了，还是有非常多的人犯这个毛病，无语哈，解决办法就是用 bp 去拦截 System.Windows.Forms.Application+MarshalingControl..ctor 方法，具体方案可参考我的文章：【一个超经典 WinForm 卡死问题的再反思】

接下来就是朋友的苦苦调试，终于给找到了，截图如下：