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.NET / Rotor源码研究3 – 调试Rotor托管代码的利器:WinDbg和SOS

2007-12-18 23:23 519 查看

WinDbg+SOS简介

在动手进一步研究Rotor之前,我们需要首先解决一个问题:用什么调试工具最好? 很有可能你会说,这还不简单,直接用Visual Studio不就好了?一般情况下是的,只不过,在这个情况下,Visual Studio并非是最好的选择:1.     CLR对代码的编译是动态进行的(其实还有可能是静态的,称之为Prejit或者NGEN,不过可惜Rotor对此不支持),也就是说常规的设置断点的方法并不适用,因为可能这个时候对应的本地代码还没有生成呢2.     CLR是一个复杂的运行时环境/虚拟机。有些时候我们需要获得CLR的一些相关信息,而这个时候Visual Studio就显得功能不够强大你可能会说,那为什么VS可以调试托管代码呢?确实,VS是可以调试托管代码,但是注意我们是调试CLR本身,这个时候VS本身的对托管代码的调试功能会造成不少麻烦,得到一些你所不希望的结果。此外,由于我们是在调试Rotor,这个时候不能直接运行托管代码,而是要在CLIX的支持下运行,这也使得VS的托管代码调试功能无效。这个时候,相对而言较好的工具是WinDbg+SOS的组合。WinDbg是微软提供的Windows下面的免费调试器,具有下面特点:1.     支持用户模式和内核模式下的调试2.     支持GUI(虽然看起来是废话,不过WinDbg也有所谓命令行版本NTSD/CDB/KD,相对于这几个调试器而言WinDbg算是很友好的了)3.     支持远程调试4.     支持符号服务器和源代码服务器5.     支持源代码级别的调试(不支持也不用出来混了,呵呵)6.     非常轻量级,完整地版本仅数十兆(相对于VS而言),如果只需要调试器本身,还可以更小7.     支持对Dump文件的调试8.     可扩展WinDbg可以在下面的地址下载:32位版本:http://www.microsoft.com/whdc/devtools/debugging/installx86.mspx64位版本:http://www.microsoft.com/whdc/devtools/debugging/install64bit.mspxSOS全称是Son of Strike(别问我为什么,我也不知道,这个要问Larry了),是一个WinDbg的Extension,加载之后可以给WinDbg提供一些对托管代码调试的命令。值得一提的是,WinDbg也有有限的对托管代码的支持,只不过功能非常有限,需要SOS的帮助。SOS在.NET Framework中和Rotor中均有提供,所以本文中对于WinDbg和SOS的描述基本上适用于Rotor和发行版的.NET Framework(而且有可能也将适用于Silverlight)。比如.NET Framework 2.0中的SOS在C:/Windows/Microsoft .NET/v2.0.50727下面,而Rotor的SOS.dll则是在binaries..rotor目录下面(flavor指Build的配置,如CPU,Debug/Release,等等)。SOS可以做到:1.     输出对象的内容2.     察看CLR的数据结构3.     察看代码和堆栈4.     显示各种历史信息5.     提供各种诊断信息SOS有如下限制:1.     不可以在mscorwks加载之前被使用2.     无法察看局部对象的名称3.     以及很多其他的功能SOS使用方法如下:1.     使用.loadby / .load 命令加载。但是Rotor下面SOS由于对VC Runtime的依赖会发生Side By Side相关的问题导致无法找到MSVCR80.dll或者MSVCR80D.dll。解决方法在文章最后会提到2.     !help命令可以提供所有命令的列表3.     !help faq显示SOS使用的方法4.     !help 显示具体Command的帮助WinDbg+SOS的优势在于:1.     WinDbg的本地代码(非托管代码)调试功能非常强,甚至比VS还强大,只是需要一些时间习惯2.     SOS是调试托管代码必须的,提供一些基本功能如设置对托管代码的断点,显示变量和Stack,等等3.     SOS可以用来查询对CLR内部的状态,如GC,Heap,MethodTable,MethodDesc,Module,Assembly等等各种信息,对于除错和诊断非常有用

如何解决Rotor中的SOS.dll命令无法加载的问题

由于SOS是在WinDbg进程中加载,而WinDbg的Manifest中并没有VC Runtime调试版的DLL的Side By Side信息,所以加载会失败。解决方法有下面的两种:1.     Copy相应的的DLL到WinDbg目录或者到Rotor的目录下面。我的VS2005编译出来的SOS.dll依赖于8.0.50727.762版本的MSVCR80D.dll,因此可以在C:/windows/WinSxS/x86_microsoft.vc80.debugcrt_1fc8b3b9a1e18e3b_8.0 .50727.762_none_24c8a196583ff03b目录下面找到。2.     也可以从WinDbg的Manifest入手解决这个问题。既然WinDbg的Manifest没有MSVCR80D的相关信息,我们可以手动替WinDbg加上一个,步骤如下: 首先使用mt.exe将WinDbg的Manifest提取出来,这个Manifest是在WinDbg.exe中作为资源存在的,其ID为1。先打开VS 2005的命令提示符(否则找不到mt),进入WinDbg所在目录,输入:
  mt.exe -inputresource:windbg.exe;#1 -out:extracted.manifest
 获得了WinDbg的Manifest之后,打开extracted.manifest可以看到下面内容:
Windows GUI symbolic debugger                
 可以看到里面并没有对于MSVCR80D.dll的信息,我们可以自己动手加上去:
Windows GUI symbolic debugger                                        
 其中深红色的为添加的内容,意思是该EXE依赖于Microsoft.VC80.DebugCRT这个DLL,version 8.0.50727.762,architecture为x86,public key token为1fc8b3b9a1e8e3b。Windows会自动根据这个信息找到对应的MSVCR80D.dll。下面我们可以动手修改WinDbg了,建议动手之前WinDbg之前请先备份WinDbg。准备好了之后键入:
  mt.exe -manifest extracted.manifest -outputresource:windbg.exe;#1
这个命令会将Manifest作为资源重新添加到WinDbg.exe,覆盖原来的Manifest,至此WinDbg已经被我们修改了。验证一下,用WinDbg打开CLIX.exe进行调试,然后键入如下命令:
  .loadby sos sscoree
没有看到任何输出,说明加载成功。再输入
  !help
SOS会输出所有命令的列表。

后记

经过修改之后,SOS可以被正常加载了。很遗憾的是,在我后续的对Rotor的实验中,发现Rotor的代码中对SOS的BPMD命令和CLR notification支持存在问题,而BPMD命令正好是SOS的最重要功能之一:设置断点。在我的下一篇文章中,会讲到问题的具体情况以及如何修改Rotor代码来支持CLR Notification和SOS的BPMD命令。在修改了Rotor代码使SOS正常工作之后,再下一篇文章则会以跟踪一个简单的HelloWorld的托管代码程序来揭示Rotor的基本运行机制和原理,敬请关注。 

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