怎样重建一个损坏的调用堆栈（callstack）

原文作者：Aaron Ballman
原文时间：2011年07月04日
原文地址：http://blog.aaronballman.com/2011/07/reconstructing-a-corrupted-stack-crawl/

翻译：magictong

时间：2014年05月29日夜

后记：可惜原始的DUMP文件作者并没有上传

        在我的日常工作中，我经常阅读来之微软WinQual（译注：https://sysdev.microsoft.com/ http://en.wikipedia.org/wiki/Winqual）的报告。这些报告里面一般包含着dump文件（译注：崩溃转储文件，我们一般都是叫dump文件，是一种软件崩溃之后产生的文件，可用于事后调试），从这些dump文件里面我可以分析出一些常用的软件里面到底出了什么问题，造成它崩溃了。总而言之，这是一个超赞的系统，我强烈建议各个独立软件开发商（原文：ISV）去上面注册（尤其是这个系统对任何人都是免费的，只要你的可执行文件是正确签名的）。最近我拿到了一个堆栈已经被严重破坏了的dump文件，我想和大家讨论一下怎么使用Windbg工具来重建它的调用堆栈（callstack）。

        在开始之前，让我们先看看一个原始的调用堆栈是什么样子的，在Windbg里面运行“k”命令即可。
        0:000> k
        ChildEBP RetAddr  
        028b89cc 77c75350 ntdll!KiFastSystemCallRet
        028b89d0 77c4b208 ntdll!ZwTerminateProcess+0xc
        028b89e0 763e41ec ntdll!RtlExitUserProcess+0x7a
        028b89f4 10056386 kernel32!ExitProcess+0x12
        WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
        028b89fc 100565a0 EyeOneIO!I1_SynchronizeWhitebases+0xf0f6
        028b8a0c 10054803 EyeOneIO!I1_SynchronizeWhitebases+0xf310
        00000000 00000000 EyeOneIO!I1_SynchronizeWhitebases+0xd573

        从上面的调用堆栈来看，有几个特征表明这个堆栈已经被破坏了。首先，调用堆栈的基址不可能从0x00000000开始。通常情况下，它从main函数的入口地址开始，或者从一个线程的入口地址开始，但是从上面的调用堆栈来看我们没看看到这个特征。另外，Windbg也发出了“Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.”的警告（译注：这句警告的意思就是说，下面的栈帧可能是错误的）。

        第一步，既然堆栈已经错误了，我们当然需要重建当前执行现成的堆栈，并找到当前现成堆栈的起始位置。这里有个简单的扩展命令可以查看，使用!teb即可（译注：!teb用于查看当前线程执行环境）：

        0:000> !teb
        TEB at 7ffdb000
            ExceptionList:        028b8a28
            StackBase:            028c0000
            StackLimit:           028b6000
            SubSystemTib:         00000000
            FiberData:            00001e00
            ArbitraryUserPointer: 00000000
            Self:                 7ffdb000
            EnvironmentPointer:   00000000
            ClientId:             00000a4c . 00000e3c
            RpcHandle:            00000000
            Tls Storage:          7ffdb02c
            PEB Address:          7ffdf000
            LastErrorValue:       14007
            LastStatusValue:      c0150008
            Count Owned Locks:    0
            HardErrorMode:        0

        看上面!teb命令显示的结果里面，StackBase和StackLimit告诉了我们当前线程的堆栈在内存中的范围，因此我们现在可以转储这个范围内的地址，然后从里面寻找一些有意义和有用的东西（译注：就是把内存地址和对应的符号地址对应起来，然后寻找和当前的线程有关的调用堆栈）。Windbg里面有个专门的dds命令就是用来做这个事情的，dds命令需要你指定一个起始地址，然后它从给定的起始地址开始转储一定范围内的地址，并且尝试把每个地址里面的内容和符合（symbol）对应起来（译注：假如可以对应的话）。dds转储的内容包含三列数据，第一列显示的是顺序递增的地址，第二列是显示地址里面的数据，第三列是符号名称，如果地址里面的数据可以被成功解析为一个符号的话，否则第三列就是显示的空白。

把真实的栈转储出来看看（省略了一些无关项）：
（译注：使用命令 dds 028b6000，要显示更后面的内容可以在028b6000的后面加上一个偏移之后再对新地址使用 dds 命令）

        028b6000  00000000
        ...
        028bf9d8  00000000
        028bf9dc  00000000
        028bf9e0  79035b7f
        028bf9e4  028bfa1c
        028bf9e8  6e760b5b i1IO!i1IO::measureOneStrip+0xbb
        028bf9ec  42b840fc
        ...
        028bfa18  00000000
        028bfa1c  028bfd98
        028bfa20  6e763387 i1IO!i1IO::_measureSingleRowScanThreaded+0x1467
        028bfa24  42b840fc
        ...
        028bfd94  00000006
        028bfd98  028bfe2c
        028bfd9c  6e761062 i1IO!i1IO::_advancedMeasureThreaded+0x222
        028bfda0  013a8520
        028bfda4  79035e2e
        ...
        028bfe28  00000000
        028bfe2c  028bfe38
        028bfe30  763ed0e9 kernel32!BaseThreadInitThunk+0xe
        028bfe34  012118e0
        028bfe38  028bfe78
        028bfe3c  77c516c3 ntdll!__RtlUserThreadStart+0x23
        028bfe40  012118e0
        ...
        028bfe74  00000000
        028bfe78  028bfe90
        028bfe7c  77c51696 ntdll!_RtlUserThreadStart+0x1b
        028bfe80  6e760e40 i1IO!i1IO::_advancedMeasureThreaded
        ...
        028c0000  ????????

        实际上转储出来的堆栈比上面列出来的大得多，不过为了简单起见，我只保留一些相关的部分。

        现在要做的第一件事情就是定位到callstack的起始位置。在这个例子里面，RtlUserThreadStart看起来很像是这个起始位置，因为它是线程的起始调用函数。在找到起始点之后，获取起始点的前一个堆栈地址A（第一列），然后在堆栈的内容里面（第二列）寻找是否有等于A的堆栈B（向低地址寻找，因为堆栈是向低地址增长的），然后再在堆栈内容里面寻找是否有等于B的堆栈地址C……，按照这种方法不停的搜索内存，直到不能再找到任何东西或者找到空地址。
        （译注：这个就是利用的标准函数栈帧的基本原理，对此处不理解的可以去了解下标准函数栈帧，一般没有经过FPO优化的调用函数链，可以通过EBP的值在整个堆栈上面串联起来，其实Windbg自己也是这么找的，而本文讨论的恰恰是因为堆栈被破坏之后，Windbg找不到正确的callstack之后，我们怎么手动恢复的问题）

        在我们这个例子里面，我们从下面的堆栈开始找：

        028bfe78  028bfe90
        028bfe7c  77c51696 ntdll!_RtlUserThreadStart+0x1b

        搜索地址028bfe78，得到下面的堆栈：

        028bfe38  028bfe78
        028bfe3c  77c516c3 ntdll!__RtlUserThreadStart+0x23

        搜索地址028bfe38，得到下面的堆栈：

        028bfe2c  028bfe38
        028bfe30  763ed0e9 kernel32!BaseThreadInitThunk+0xe

        搜索地址028bfe2c，得到下面的堆栈：

        028bfd98  028bfe2c
        028bfd9c  6e761062 i1IO!i1IO::_advancedMeasureThreaded+0x222

        搜索地址028bfd98，得到下面的堆栈：

        028bfa1c  028bfd98
        028bfa20  6e763387 i1IO!i1IO::_measureSingleRowScanThreaded+0x1467

        搜索地址028bfa1c，得到下面的堆栈：

        028bf9e4  028bfa1c
        028bf9e8  6e760b5b i1IO!i1IO::measureOneStrip+0xbb

        现在，继续搜索028bf9e4已经不能再在堆栈里面找到信息了，也就是说我们可能已经找到了最终出问题的函数位置，我们可以使用Windbg尝试修复我们的callstack，当然我们需要给它我们上面找到的这些信息。其实很简单，只要上面没找错，我们给 k 命令指明一个确定地址，通过 L 参数传递进去（译注：用上面我们最后找到的028bfa1c），那么Windbg马上就会给我们一个更加友好的callstack信息。

        0:000> k L=028bf9e4
        ChildEBP RetAddr  
        028b89cc 77c75350 ntdll!KiFastSystemCallRet
        028b89d0 77c4b208 ntdll!ZwTerminateProcess+0xc
        028bf9e4 6e760b5b ntdll!RtlExitUserProcess+0x7a
        028bfa1c 6e763387 i1IO!i1IO::measureOneStrip+0xbb
        028bfd98 6e761062 i1IO!i1IO::_measureSingleRowScanThreaded+0x1467
        028bfe2c 763ed0e9 i1IO!i1IO::_advancedMeasureThreaded+0x222
        028bfe38 77c516c3 kernel32!BaseThreadInitThunk+0xe
        028bfe78 77c51696 ntdll!__RtlUserThreadStart+0x23
        028bfe90 00000000 ntdll!_RtlUserThreadStart+0x1b

        现在我们看到的callstack是不是更加完整并且合理了？！没有了调用栈帧错误的警告，而且callstack的调用基址也正常了。

希望上面介绍的这种方法能给你的调试工作带来一些帮助。