记一次 .NET某防伪验证系统崩溃分析

一：背景

1. 讲故事

昨晚给训练营里面的一位朋友分析了一个程序崩溃的故障，因为看小伙子昨天在群里问了一天也没搞定，干脆自己亲自上阵吧，抓取的dump也是我极力推荐的用 procdump 注册 AEDebug 的方式，省去了很多沟通成本。

二：WinDbg分析

1. 为什么会崩溃

windbg有一个非常强大的点就是当你双击打开后，会自动帮你切换到崩溃的线程以及崩溃处的汇编代码，省去了 !analyze -v 命令的龟速输出，参考信息如下：


................................................................
...................................................
This dump file has an exception of interest stored in it.
The stored exception information can be accessed via .ecxr.
(10f4.f58): Access violation - code c0000005 (first/second chance not available)
For analysis of this file, run !analyze -v
eax=00000000 ebx=00000000 ecx=00000040 edx=00000000 esi=004c1b98 edi=07a8ed4c
eip=7008508f esp=07a8ec74 ebp=07a8ec80 iopl=0         nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00010246
clr!Thread::GetSafelyRedirectableThreadContext+0x7c:
7008508f 8038eb          cmp     byte ptr [eax],0EBh        ds:002b:00000000=??
...

从卦中可以看到，当前崩溃是因为 eax=0 导致的，那为什么 eax 等于 0 呢？要想寻找这个答案，需要观察崩溃前的线程栈上下文，可以使用命令 .ecxr;k 9 即可。


0:009> .ecxr;k 9
eax=00000000 ebx=00000000 ecx=00000040 edx=00000000 esi=004c1b98 edi=07a8ed4c
eip=7008508f esp=07a8ec74 ebp=07a8ec80 iopl=0         nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00010246
clr!Thread::GetSafelyRedirectableThreadContext+0x7c:
7008508f 8038eb          cmp     byte ptr [eax],0EBh        ds:002b:00000000=??# ChildEBP RetAddr      
00 07a8ec80 6fe7f6cd     clr!Thread::GetSafelyRedirectableThreadContext+0x7c
01 07a8f030 6fe7f2f3     clr!Thread::HandledJITCase+0x31
02 07a8f0a4 6fee23da     clr!Thread::SuspendRuntime+0x260
03 07a8f184 6fedf72d     clr!WKS::GCHeap::SuspendEE+0x1fe
04 07a8f1b0 6fe309ca     clr!WKS::GCHeap::GarbageCollectGeneration+0x168
05 07a8f1c0 6fe30a2e     clr!WKS::GCHeap::GarbageCollectTry+0x56
06 07a8f1e4 6fe30a90     clr!WKS::GCHeap::GarbageCollect+0xa5
07 07a8f230 6f058b01     clr!GCInterface::Collect+0x5d
08 07a8f26c 055fa4b1     mscorlib_ni+0x3b8b01

从卦中信息看，尼玛，真无语了 GCInterface::Collect 说明有人用 GC.Collect() 手工触发GC，不知道为什么要这么做来污染GC内部的统计信息，不管怎么说这个肯定不是崩溃的原因。

2. GC正在干什么

我们继续观察线程栈，可以看到它的逻辑大概是这样的，通过 SuspendRuntime 把所有的托管线程进行逻辑上暂停，在暂停其中的一个线程时抛出了异常。

稍微提醒一下，这个 HandledJITCase 方法是用 ip 劫持技术将代码引入到 coreclr 中进行 GC完成等待，这种神操作有些杀毒软件会认为是病毒！！！

有些朋友肯定会说，有没有代码支撑。。。这里我就找一下 coreclr 的源码贴一下吧。


void ThreadSuspend::SuspendRuntime(ThreadSuspend::SUSPEND_REASON reason)
{while ((thread = ThreadStore::GetThreadList(thread)) != NULL){...if (workingOnThreadContext.Acquired() && thread->HandledJITCase()){...}...}
}

结合源码分析思路就非常清晰了，这里的 thread->HandledJITCase() 中的 thread 到底是哪一个线程？可以观察 kb 输出然后用 !t 去做比对。

从卦中看，当前 GC 正在 Suspend 主线程，并且还看到了主线程有一个 System.AccessViolationException 异常，无语了。。。

3. 主线程到底怎么了

主线程进入到视野之后，那就重点关注一下它，可以用 k 看一下输出。


0:009> ~0s
eax=00000000 ebx=0029ea50 ecx=0029ea90 edx=00000000 esi=7efdb800 edi=000d0000
eip=00000000 esp=0029ea4c ebp=75146381 iopl=0         nv up ei pl nz na po nc
cs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00210202
00000000 ??              ???
0:000> k
00 75146381 7efdb800     0x0
01 75146381 7517fa04     0x7efdb800
02 0029ea80 7736013a     user32!__fnHkINLPKBDLLHOOKSTRUCT+0x28
03 0029eae4 7514908d     ntdll!KiUserCallbackDispatcher+0x2e
04 0029eae4 076e3912     user32!CallNextHookEx+0x84
05 0029eb28 076e3064     0x76e3912
06 0029eb5c 0011d48f     xxx!xxx.ScanerHook.KeyboardHookProc+0xe4
07 0029eb8c 75146381     0x11d48f
08 0029eba8 7517fa04     user32!DispatchHookW+0x38
09 0029ebd8 7736013a     user32!__fnHkINLPKBDLLHOOKSTRUCT+0x28
0a 0029ec3c 751406eb     ntdll!KiUserCallbackDispatcher+0x2e
0b 0029ec3c 75140751     user32!_PeekMessage+0x88
0c 0029ec68 6d8af3bf     user32!PeekMessageW+0x108
...

从卦象看，这卦非常奇怪，有如下两点信息：

eip=00000000，这个很无语，线程已经疯了
KeyboardHookProc ，居然有键盘钩子

熟悉 eip 的朋友应该知道，它相当于一辆车的方向盘，一辆高速行驶的车突然没了方向盘，真的太可怕了，最后必然车毁人亡。

4. 是 eip=0 导致的崩溃吗

在汇编中是因为eax=0导致，而这里eip恰好也等于0，仿佛冥冥之中自有牵连，带着强烈的好奇心我们来反汇编下 GetSafelyRedirectableThreadContext 方法逻辑，简化后如下：


0:000> uf 7008508f
clr!Thread::GetSafelyRedirectableThreadContext:
6fe7f60e 55              push    ebp
6fe7f60f 8bec            mov     ebp,esp
6fe7f611 53              push    ebx
6fe7f612 56              push    esi
6fe7f613 57              push    edi
6fe7f614 8bf1            mov     esi,ecx
...
7008506d ffe9            jmp     rcx
7008506f fd              std
70085070 c1daff          rcr     edx,0FFh
70085073 f6450801        test    byte ptr [ebp+8],1
70085077 0f84efa5dfff    je      clr!Thread::GetSafelyRedirectableThreadContext+0xcc (6fe7f66c)
7008507d 8b8604010000    mov     eax,dword ptr [esi+104h]
70085083 3987b8000000    cmp     dword ptr [edi+0B8h],eax
70085089 0f85dda5dfff    jne     clr!Thread::GetSafelyRedirectableThreadContext+0xcc (6fe7f66c)
7008508f 8038eb          cmp     byte ptr [eax],0EBh

从上面的汇编代码看eax的取值链条是: eax <- esi+104h <- ecx ，很显然这里的 ecx 是 thiscall 协议中的 Thread=004c1b98 参数，可以用 dp 验证下。


0:000> dp 004c1b98+0x104 L1
004c1c9c  00000000

从卦中看果然是 0，有些朋友好奇这个 104 偏移到底是个什么东西，参考 coreclr 源码其实就是 m_LastRedirectIP 字段，参考如下：


BOOL Thread::GetSafelyRedirectableThreadContext(DWORD dwOptions, CONTEXT* pCtx, REGDISPLAY* pRD)
{if (!EEGetThreadContext(this, pCtx)){return FALSE;}... if (GetIP(pCtx) == m_LastRedirectIP){const BYTE short_jmp = 0xeb;const BYTE self = 0xfe;BYTE* ip = (BYTE*)m_LastRedirectIP;if (ip[0] == short_jmp && ip[1] == self)m_LastRedirectIP = 0;return FALSE;}
}

结合汇编代码其实我们崩溃在 ip[0] == short_jmp 这一句上，仔细分析上面的C++代码会发现一个很奇怪的信息，那就是为什么 GetIP(pCtx)= 0，接下来用 dt 观察下寄存器上下文。


0:009> kb 2# ChildEBP RetAddr      Args to Child              
00 07a8ec80 6fe7f6cd     00000003 07a8ed4c 07a8ecf0 clr!Thread::GetSafelyRedirectableThreadContext+0x7c
01 07a8f030 6fe7f2f3     004c1b98 0b367326 76a016a1 clr!Thread::HandledJITCase+0x310:009> dt _CONTEXT 07a8ed4c
ntdll!_CONTEXT+0x000 ContextFlags     : 0x10007...+0x01c FloatSave        : _FLOATING_SAVE_AREA+0x08c SegGs            : 0x2b+0x090 SegFs            : 0x53+0x094 SegEs            : 0x2b+0x098 SegDs            : 0x2b+0x09c Edi              : 0xd0000+0x0a0 Esi              : 0x7efdb800+0x0a4 Ebx              : 0x29ea50+0x0a8 Edx              : 0+0x0ac Ecx              : 0x29ea90+0x0b0 Eax              : 0+0x0b4 Ebp              : 0x75146381+0x0b8 Eip              : 0+0x0bc SegCs            : 0x23+0x0c0 EFlags           : 0x210202+0x0c4 Esp              : 0x29ea4c...

从卦中看果然 eip=0，这是一个非常错误的信息，还有一点就是 m_LastRedirectIP 字段一般用来处理一些比较诡异的兼容性问题，所以这里两个字段都是 0 导致崩溃的产生。

有了上面的信息，我们就知道了前因后果，原来是主线程车毁人亡(eip=0)，导致GC无法暂停它，在内部抛出了代码异常，你可以说是 CLR 的bug，也可以说是主线程的Bug，所以给到的解决方案就是：