使用 Windows Debugger 调试托管代码

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使用 Windows Debugger 调试托管代码

使用 Windows Debugger 调试托管代码

https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/debugger/debugging-managed-code

您可以使用 Windows debugger （ WinDbg、CDB 和 NTSD ) 来调试包含托管代码的目标应用程序。为了调试托管代码，你必须加载 SOS 调试扩展 (sos.dll) 和数据访问组件 ( mscordacwks.dll )。

Windows 调试器是与 Visual Studio 调试器分开的。关于更详细的在 Windows 调试器与 Visual Studio 调试器之间的区别，请参考：Windows Debugger。

托管代码入门

托管代码是与 Microsoft .NET 公共语言运行 (CLR) 时一起执行的。在托管代码应用程序中，编译器生成的二进制代码是微软中间语言 (MSIL)，它是平台无关的。

当托管代码执行的时候，运行时生成平台特定的原生代码。从 MSIL 生成原生代码的过程被称为即时编译 (JIT)。在即时编译器将特定方法的 MSIL 编译之后，方法的原生代码保留在内存中。对该方法的随后无论何时的调用，都会执行原生代码，JIT 编译器将不再参与。

你可以使用多种编译器来构建托管代码。特别是，Microsoft Visual Studio 可以从多种不同的语言，例如 C#、VB、JScript 和支持托管扩展的 C++ 来构建托管代码。

CLR 并不是伴随着 .NET Framework 的升级而升级。例如，版本 2.0、3.0 和 3.5 的 .NET Framework 都使用 2.0 版本的 CLR。下表展示了每种 .NET Framework 所使用的版本和 CLR 文件名。

.NET Framework

CLR version

CLR 文件名

1.1

1.1

mscorwks.dll

2.0

2.0

mscorwks.dll

3.0

2.0

mscorwks.dll

3.5

2.0

mscorwks.dll

4.0

4.0

clr.dll

4.5

4.0

clr.dll

调试托管代码

为了调试托管代码，调试器必须加载下面两个组件：

  1. 数据访问组件 (DAC) (mscordacwks.dll)
  2. SOS 调试扩展 (sos.dll)

注意：对于所有版本的 .NET Framework 来说，DAC 的文件名都是 mscordacwks.dll，而 SOS 调试扩展的文件名则是 sos.dll。

获得 SOS 调试扩展 (sos.dll)

SOS 调试扩展 (sos.dll) 文件并不包含在当前版本的 Windows 调试工具中。

对于 .NET Framework 2.0 和以后的版本，sos.dll 包含在 .NET Framework 的安装中。

对于 .NET Framework 1.x 版本，sos.dll 不包含在 .NET Framework 的安装中。为了获得 .NET Framework 1.x 对应的 sos.dll，请下载 32 位版本的 Windows 7 调试工具 Windows 版本。

Windows 7 调试工具 Windows 版包含在 Windows SDK 的 Windows 7 版本中，可以从下面两个位置获得：

  • Windows SDK for Windows 7 and .NET Framework 4.0
  • Windows SDK for Windows 7 and .NET Framework 4.0 (ISO)

如果你运行在 64 位的 Windows 下，使用 该 ISO，以便指定你希望 32 位版本的 SDK，sos.dll 仅仅包含在 32 位版本的 Windows 7 调试工具中。

加载 mscordacwks.dll 和 sos.dll ( 现场调试 )

假设调试器和被调试的应用程序运行在同一台机器上。而应用程序所使用的 .NET Framework 也被安装在该计算机上，可以被调试器所使用。

调试器必须加载与托管代码应用程序所使用的 CLR 相同版本的 DAC。平台也必须匹配 ( 32 位或者 64 位 )。DAC (mscordacwks.dll) 来自 .NET Framework。为了加载正确的 DAC 版本，将调试器挂接到托管代码应用程序上，然后输入如下命令

.cordll -ve -u -l

输出应该与下面内容类似：

CLRDLL: Loaded DLL C:WindowsMicrosoft.NETFramework64v4.0.30319mscordacwks.dll
CLR DLL status: Loaded DLL C:WindowsMicrosoft.NETFramework64v4.0.30319mscordacwks.dll

为了验证 mscordacwks.dll 的版本匹配应用程序所使用的版本，输入下面命令之一来显示当前加载的 CLR 模块。

  • lmv mclr (for version 4.0 of the CLR)
  • lmv mscorwks (for version 1.0 or 2.0 of the CLR)

输出应该类似下面：

start             end                 module name
000007ff`26710000 000007ff`2706e000   clr        (deferred)             
    Image path: C:WindowsMicrosoft.NETFramework64v4.0.30319clr.dll
...

我机器上使用的另一个示例输出

0:000> lmv mclr
Browse full module list
start    end        module name
73db0000 74521000   clr        (deferred)             
    Image path: C:WindowsMicrosoft.NETFrameworkv4.0.30319clr.dll
    Image name: clr.dll
    Browse all global symbols  functions  data
    Timestamp:        Sat Apr  2 00:08:10 2022 (6247236A)
    CheckSum:         00778D86
    ImageSize:        00771000
    File version:     4.7.3946.0
    Product version:  4.0.30319.0
    File flags:       8 (Mask 3F) Private
    File OS:          4 Unknown Win32
    File type:        2.0 Dll
    File date:        00000000.00000000
    Translations:     0409.04b0
    Information from resource tables:
        CompanyName:      Microsoft Corporation
        ProductName:      Microsoft® .NET Framework
        InternalName:     clr.dll
        OriginalFilename: clr.dll
        ProductVersion:   4.7.3946.0
        FileVersion:      4.7.3946.0 built by: NET472REL1LAST_B
        PrivateBuild:     DDBLD305B
        FileDescription:  Microsoft .NET Runtime Common Language Runtime - WorkStation
        LegalCopyright:   © Microsoft Corporation.  All rights reserved.
        Comments:         Flavor=Retail

在前面的示例中，注意到 CLR (clr.dll) 的版本匹配 DAC (mscordacwks.dll) 的版本 : v4.0.30319。同时注意到它们的组件都是 64 位。

当你使用 .cordll 来加载 DAC 的时候，SOS 调试扩展 (sos.dll) 可能已经自动加载了。如果 sos.dll 没有自动加载，你可以使用下面的命令之一来加载：

  • .loadby sos clr (for version 4.0 of the CLR)
  • .loadby sos mscorwks (for version 1.0 or 2.0 of the CLR)

除了使用 .loadby，你还可以使用 .load。例如，加载 4.0 版的 64 位 CLR，你可以使用如下命令：

.load C:WindowsMicrosoft.NETFramework64v4.0.30319sos.dll

在上面的输出中，注意 SOS 调试扩展 (sos.dll) 的版本匹配 CLR 的版本和 DAC 的版本：v4.0.30319。还要注意到所有的组件都是 64 位的。

加载 mscordacwoks.dll 和 sos.dll （dump 文件)

假设你使用调试器打开一个 dump 文件 (托管代码应用程序)，它在其它计算机上被创建出来。

调试器必须加载该运行在其它计算机上的托管代码应用程序相同版本的 CLR 的 相同版本的 DAC。平台位数必须匹配 ( 32 位或者 64 位 ).

DAC ( mscordacwks.dll ) 来自 .NET Framework，但是我们假设你并没有正确版本的 .NET Framework 安装在运行调试器的计算机上。你可以有如下选择：

  • 从符号服务器加载 DAC。例如，你可以包含 Microsoft 的公共符号服务器到你的符号路径中
  • 安装正确版本的 .NET Framework 到运行调试器的计算机上
  • 从创建该 dump 文件的人那里获得正确版本的 mscordacwks.dll ( 在其它计算机上 )，然后手工复制到运行调试器的计算机上。

这里说明一下 Microsoft 的符号服务器。

输入下面的命令

.sympath+ srv* (Add symbol server to symbol path.)
!sym noisy
.cordll -ve -u -l

输入类似下面内容：

CLRDLL: Unable to get version info for 'C:WindowsMicrosoft.NET
   Framework64v4.0.30319mscordacwks.dll', Win32 error 0n87

SYMSRV:  C:ProgramDatadbgsymmscordacwks_AMD64_AMD64_4.0.30319.18010.dll
   5038768C95e000mscordacwks_AMD64_AMD64_4.0.30319.18010.dll not found

SYMSRV:  mscordacwks_AMD64_AMD64_4.0.30319.18010.dll from 
   https://msdl.microsoft.com/download/symbols: 570542 bytes - copied         
...
SYMSRV:  C:ProgramDatadbgsymSOS_AMD64_AMD64_4.0.30319.18010.dll
   5038768C95e000SOS_AMD64_AMD64_4.0.30319.18010.dll not found

SYMSRV:  SOS_AMD64_AMD64_4.0.30319.18010.dll from 
   https://msdl.microsoft.com/download/symbols: 297048 bytes - copied         
...
Automatically loaded SOS Extension
...

在上面的输出中，你可以看到调试器首先从本地计算机的 C:WindowsMicrosoft.NET 和符号缓存 (C:ProgramDatadbgsym) 中加载 mscordacwks.dll 和 sos.dll。当调试器不能在本地计算机上找到正确版本的该文件时，它通过公共符号服务器来获取它。

为了验证 mscordacwks.dll 的版本匹配应用程序所使用的版本，输入下面的命令来显示关于加载的 CLR 模块的信息。

lmv -mclr (for version 4.0 of the CLR)
lmv -mscorwks (for version 1.0 or 2.0 of the CLR)

输入应该类似：

start             end                 module name
000007ff`26710000 000007ff`2706e000   clr        (deferred)             
    Image path: C:WindowsMicrosoft.NETFramework64v4.0.30319clr.dll
...

在上面的示例中，注意到 CLR (clr.dll) 的版本匹配 DAC (mscordacwks.dll) 的版本：v4.0.30319。并注意到组件都是 64 位的。

使用 SOS 调试扩展

为了验证调试器扩展已经正确加载，输入 .chain 命令：

0:000> .chain
Extension DLL search Path:
...
Extension DLL chain:
    C:ProgramDatadbgsymSOS_AMD64_AMD64_4.0.30319.18010.dll...
        ...
    dbghelp: image 6.13.0014.1665, API 6.2.6, built Wed Dec 12 03:02:43 2012

为了测试 SOS 扩展，输入 .help 命令。然后尝试 SOS 扩展所提供的命令之一。例如，你可以尝试 .DumpDomain 或者 .Threads 命令。

备注

有的时候，托管代码加载多于一个版本的 CLR。在这种场景下，你必须指定所加载的 DAC 版本。详细信息请参阅 .cordll

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