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使用Windbg分析多线程死锁项目实战问题分享

news 2025/8/12 5:46:14

1、问题描述

2、使用.effmach x86命令切换到32位上下文

3、切换到UI线程，发现UI线程死锁了

4、使用!locks命令查看临界区锁的详细信息，遇到了问题

5、使用dt命令查看临界区对象信息，找到发生死锁的多个线程

6、用户态锁与内核态锁

7、最后

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1、问题描述

测试同事在测试新版本软件（新需求迭代，开发了新版本），问题软件终端以SIP协议入会，会议中发起桌面共享，然后测试同事去忙其他事情，20分钟后点击停止发送桌面共享，然后UI界面不能正常显示，且窗口不可点击，估计是UI线程卡死了。

将Windbg附加到软件进程上，切换到0号UI线程，查看函数调用堆栈，显示线程卡在获取临界区锁的接口上，所以可以确定是UI线程和其他线程发生死锁卡死了。因为调试中的Windbg中输入命令很卡，所以直接到Windows任务管理中导出了软件进程的dump转储文件。因为当前软件不是崩溃闪退，是多线程死锁引发卡死，所以进程还在的，可以从任务管理器中导出dump文件。

从Windows任务管理器中导出dump文件，是生成dump文件的方式之一，生成dump文件有多种方式。关于dump文件的分类以及生成dump文件的多种方式，可以查看我的文章：

【C++软件调试技术】dump文件类型与dump文件生成方法详解https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/144424512

2、使用.effmach x86命令切换到32位上下文

从任务管理器中导出的dump文件，用Windbg打开，默认是64位上下文，查看线程函数调用堆栈，显示的堆栈不是正常的堆栈（堆栈中显示的函数不是代码中的函数接口），如下：

而我们的软件是32位的，需要使用.effmach x86命令切换到32位上下文。切换后就可以看到正常的函数调用堆栈，可以看到代码中调用的接口。

关于使用Windbg分析dump文件的方法与一般步骤，此处不再赘述，可以查看我之前写的文章：

使用Windbg分析dump文件定位软件异常的方法与操作步骤https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/146005441 有时我们需要将Windbg附加到目标进程上进行动态调试，如何使用Windbg进行动态调试，可以查看我之前写的文章：

使用Windbg调试目标进程排查C++软件异常的一般步骤与要点分享https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/145826705

3、切换到UI线程，发现UI线程死锁了

因为UI界面卡死堵塞了，所以初步怀疑可能是UI线程发生死锁了。当然导致线程卡死，也可能是代码中发生死循环导致函数一直不返回引起的。于是使用~0s命令切换到UI线程，输入kn查看UI线程的函数调用堆栈，如下：

从堆栈中可以看出，UI线程调用了RtlEnterCriticalSection要获取临界区锁，然后最终卡在等待临界区锁的接口NtWaitForAlertByThreadId上了。

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4、使用!locks命令查看临界区锁的详细信息，遇到了问题

输入kv命令，将堆栈中传入的参数值打印出来，如下所示：

对于临界区对象锁，调用的是RtlEnterCriticalSection，传入的是临界区结构体CRITICAL_SECTION对象地址，所以UI线程等待的临界区对象地址就是堆栈中的参数值087d89f0。

于是输入命令!locks，查看当前临界区对象信息，看看087d89f0临界区锁被哪个线程占用了。输入后提示：

提示没法解析ntdll.dll库中的RtlCriticalSectionList接口，应该是没有设置系统pdb下载地址的问题。于是将微软系统库pdb在线下载地址srv*f:\mss0616*http://msdl.microsoft.com/download/symbols设置到windbg中，重新输入!locks，结果还是提示有问题：

没法读取dump文件中的内存，当前dump文件中的内存数据不全？奇怪了，当前的dump文件是从资源管理器中导出的，应该是全dump文件，咋还没法读取内存呢？难道从正在调试的Windbg中导出的dump文件才是包含所有内存的dump文件？让测试同事那边把Windbg附加到程序进程中重新复现一下，然后从正在调试的Windbg中导出dump文件再分析一下？

关于pdb符号文件以及如何使用pdb符号文件，可以查看我之前写的文章：

【C++软件调试技术】什么是pdb文件？如何使用pdb文件？哪些工具需要使用pdb文件？https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/140742876

5、使用dt命令查看临界区对象信息，找到发生死锁的多个线程

既然!locks命令没法查看到当前软件进程中的临界区对象信息，我们可以尝试使用dt命令看一下。我们上面已经知道UI线程在等待临界区锁087d89f0（临界区结构体CRITICAL_SECTION对象地址），可以使用“dt RTL_CRITICAL_SECTION 087d89f0”命令，把地址087d89f0当成RTL_CRITICAL_SECTION结构体对象的首地址，从而获取到该地址对应的结构体对象的字段值，如下所示：

其中的OwningThread字段就是当前临界区锁被哪个线程占用了（还没释放）。因为占用该临界区锁的线程没有释放锁，导致UI线程一直获取不到锁，一直在等待，产生死锁。

OwningThread字段值 0x00003bc8就是线程id，于是使用~*命令，将当前进程中的所有信息打印出来：

找到线程id为0x00003bc8的线程对应的线程号，对应38号线程。

于是使用~38s命令，切换到38号线程，使用kn命令将该线程的函数调用堆栈打印出来，看看为什么占用了临界区锁087d89f0没有释放。38号线程的函数调用堆栈如下：

38号线程也卡住了，卡在NtWaitForSingleObject接口上，沿着调用堆栈向上看，是在等待mutex互斥量锁。38号线占用了临界区锁087d89f0，因为38号线程在等待另一个mutex互斥量锁，所以没有释放临界区锁087d89f0，所以导致UI线程一直拿不到临界区锁087d89f0产生了堵塞卡死。至于38号线一直在等待mutex互斥量锁，肯定这个互斥量锁被第三个线程占用了，导致38号线程卡死了。

6、用户态锁与内核态锁

本案例中涉及到的锁有临界区和mutex互斥锁，前者是用户态锁，后者是内核态锁。

用于多线程之间同步的常用锁有临界区、事件、信号量和互斥量等，其中临界区是Windows系统独有的，是用户态锁，事件、信号量和互斥量则是内核态锁。用户态锁在访问时不需要进行用户态与内核态的切换，效率比较高。对于内核态锁，访问时要进行用户态与内核态之间的切换，相对于用户态锁，访问效率要低一些。我们的业务代码运行在用户态，当调用系统API访问内核态锁时，API函数底层需要从用户态切换到内核态，访问完后，再从内核态返回到用户态，这就是用户态与内核态之间的切换。

出于访问锁的效率问题，一般在Windows平台会优先使用临界区锁。在很多支持跨平台的开源代码中，封装的锁在Windows平台上都被定义成临界区锁。