Пример 12. Использование проверки кучи страницы для поиска ошибки

В следующей серии команд показано, как использовать функции проверки кучи страниц gFlags и отладчика NTSD для обнаружения ошибки при использовании памяти кучи. В этом примере программист подозревает, что вымышленное приложение, pheap-buggy.exe, имеет ошибку кучи, и выполняет серию тестов для выявления ошибки.

Дополнительные сведения о NTSD см. в разделе Отладка с помощью CDB и NTSD.

Шаг 1. Включение стандартной проверки кучи страниц

Следующая команда включает стандартную проверку кучи страниц для pheap-buggy.exe:

gflags /p /enable pheap-buggy.exe

Шаг 2. Убедитесь, что куча страниц включена

Следующая команда выводит список файлов изображений, для которых включена проверка кучи страниц:

gflags /p

В ответ GFlags отображает следующий список программ. В этом отображении трассировки указывают на стандартную проверку кучи страниц, а полные трассировки — на проверку полностраничной кучи. В этом случае pheap-buggy.exe отображается с трассировками, что указывает на то, что включена стандартная проверка кучи страниц, как и предполагалось.

pheap-buggy.exe: page heap enabled with flags (traces )

Шаг 3. Запуск отладчика

Следующая команда выполняет функцию CorruptAfterEnd pheap-buggy.exe в NTSD с параметрами -g (игнорировать начальную точку останова) и -x (задать второй шанс разрыва при исключениях нарушения доступа):

ntsd -g -x pheap-buggy CorruptAfterEnd

При сбое приложения NTSD создает следующее отображение, указывающее на то, что в pheap-buggy.exe обнаружена ошибка:

===========================================================
VERIFIER STOP 00000008: pid 0xAA0: corrupted suffix pattern

        00C81000 : Heap handle 
        00D81EB0 : Heap block 
        00000100 : Block size 
#         00000000 :
===========================================================

Break instruction exception - code 80000003 (first chance)
eax=00000000 ebx=00d81eb0 ecx=77f7e257 edx=0006fa18 esi=00000008 edi=00c81000
eip=77f7e098 esp=0006fc48 ebp=0006fc5c iopl=0         nv up ei pl zr na po nc
cs=001b  ss=0023  ds=0023  es=0023  fs=0038  gs=0000             efl=00000246
ntdll!DbgBreakPoint:
77f7e098 cc               int     3

Сведения о заголовке включают адрес кучи с поврежденным блоком (00C81000 : дескриптор кучи), адрес поврежденного блока (00D81EB0 : блок кучи) и размер выделения (00000100 : размер блока).

Сообщение "Поврежденный шаблон суффикса" указывает на то, что приложение нарушило шаблон целостности данных, который GFlags вставил после окончания выделения pheap-buggy.exe кучи.

Шаг 4. Отображение стека вызовов

На следующем шаге используйте адреса, о которые сообщил NTSD, чтобы найти функцию, вызвавшей ошибку. Следующие две команды включают дамп номеров строк в отладчике и отображают стек вызовов с номерами строк.

C:\>.lines

Line number information will be loaded 

C:\>kb

ChildEBP RetAddr  Args to Child
WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
0006fc5c 77f9e6dd 00000008 77f9e3e8 00c81000 ntdll!DbgBreakPoint
0006fcd8 77f9f3c8 00c81000 00000004 00d81eb0 ntdll!RtlpNtEnumerateSubKey+0x2879
0006fcfc 77f9f5bb 00c81000 01001002 00000010 ntdll!RtlpNtEnumerateSubKey+0x3564
0006fd4c 77fa261e 00c80000 01001002 00d81eb0 ntdll!RtlpNtEnumerateSubKey+0x3757
0006fdc0 77fc0dc2 00c80000 01001002 00d81eb0 ntdll!RtlpNtEnumerateSubKey+0x67ba
0006fe78 77fbd87b 00c80000 01001002 00d81eb0 ntdll!RtlSizeHeap+0x16a8
0006ff24 010013a4 00c80000 01001002 00d81eb0 ntdll!RtlFreeHeap+0x69
0006ff3c 01001450 00000000 00000001 0006ffc0 pheap-buggy!TestCorruptAfterEnd+0x2b [d:\nttest\base\testsrc\kernel\rtl\pageheap\pheap-buggy.cxx @ 185]
0006ff4c 0100157f 00000002 00c65a68 00c631d8 pheap-buggy!main+0xa9 [d:\nttest\base\testsrc\kernel\rtl\pageheap\pheap-buggy.cxx @ 69]
0006ffc0 77de43fe 00000000 00000001 7ffdf000 pheap-buggy!mainCRTStartup+0xe3 [crtexe.c @ 349]
0006fff0 00000000 0100149c 00000000 78746341 kernel32!DosPathToSessionPathA+0x204

В результате отладчик отображает стек вызовов для pheap-buggy.exe с номерами строк. Отображение стека вызовов показывает, что ошибка произошла, когда функция TestCorruptAfterEnd в pheap-buggy.exe пыталась освободить выделение 0x00c80000 путем вызова HeapFree, перенаправления на RtlFreeHeap.

Наиболее вероятной причиной этой ошибки является то, что программа написала после конца буфера, выделенного в этой функции.

Шаг 5. Включение проверки полностраничной кучи

В отличие от стандартной проверки кучи страниц, проверка полностраничной кучи может перехватывать неправильное использование этого буфера кучи сразу же после его возникновения. Следующая команда включает проверку полностраничной кучи для pheap-buggy.exe:

gflags /p /enable pheap-buggy.exe /full

Шаг 6. Убедитесь, что полностраничные кучи включены

Следующая команда перечисляет программы, для которых включена проверка кучи страниц:

gflags /p

В ответ GFlags отображает следующий список программ. В этом отображении трассировки указывают на стандартную проверку кучи страниц, а полные трассировки — на проверку полностраничной кучи. В этом случае pheap-buggy.exe отображается с полными трассировками, что указывает на то, что проверка полностраничной кучи включена, как и предполагалось.

pheap-buggy.exe: page heap enabled with flags (full traces )

Шаг 7. Снова запустите отладчик

Следующая команда выполняет функцию CorruptAfterEnd pheap-buggy.exe в отладчике NTSD с параметрами -g (игнорировать начальную точку останова) и -x (задать второй шанс перерыва при исключениях нарушения доступа):

ntsd -g -x pheap-buggy CorruptAfterEnd

При сбое приложения NTSD создает следующее отображение, указывающее на то, что в pheap-buggy.exe обнаружена ошибка:

Page heap: process 0x5BC created heap @ 00880000 (00980000, flags 0x3)
ModLoad: 77db0000 77e8c000   kernel32.dll
ModLoad: 78000000 78046000   MSVCRT.dll
Page heap: process 0x5BC created heap @ 00B60000 (00C60000, flags 0x3)
Page heap: process 0x5BC created heap @ 00C80000 (00D80000, flags 0x3)
Access violation - code c0000005 (first chance)
Access violation - code c0000005 (!!! second chance !!!)
eax=00c86f00 ebx=00000000 ecx=77fbd80f edx=00c85000 esi=00c80000 edi=00c16fd0
eip=01001398 esp=0006ff2c ebp=0006ff4c iopl=0         nv up ei pl nz na po nc
cs=001b  ss=0023  ds=0023  es=0023  fs=0038  gs=0000             efl=00000206
pheap-buggy!TestCorruptAfterEnd+1f:
01001398 889801010000     mov     [eax+0x101],bl          ds:0023:00c87001=??

При включенной проверке полностраничной кучи отладчик прерывается при нарушении доступа. Чтобы найти точное расположение нарушения доступа, включите дамп номеров строк и отобразите трассировку стека вызовов.

Трассировка нумерованного стека вызовов выглядит следующим образом:

ChildEBP RetAddr  Args to Child
0006ff3c 01001450 00000000 00000001 0006ffc0 pheap-buggy!TestCorruptAfterEnd+0x1f [d:\nttest\base\testsrc\kernel\rtl\pageheap\pheap-buggy.cxx @ 184]
0006ff4c 0100157f 00000002 00c16fd0 00b70eb0 pheap-buggy!main+0xa9 [d:\nttest\base\testsrc\kernel\rtl\pageheap\pheap-buggy.cxx @ 69]
0006ffc0 77de43fe 00000000 00000001 7ffdf000 pheap-buggy!mainCRTStartup+0xe3 [crtexe.c @ 349]
WARNING: Stack unwind information not available. Following frames may be wrong.
0006fff0 00000000 0100149c 00000000 78746341 kernel32!DosPathToSessionPathA+0x204

Трассировка стека показывает, что проблема возникает в строке 184 pheap-buggy.exe. Так как проверка полностраничной кучи включена, стек вызовов запускается в коде программы, а не в системной библиотеке DLL. В результате нарушение было поймано там, где оно произошло, а не при освобождении блока кучи.

Шаг 8. Поиск ошибки в коде

Быстрая проверка показывает причину проблемы: программа пытается записать данные в 257-байтовый (0x101) 256-байтового (0x100) буфера, что является распространенной ошибкой за один.

*((PCHAR)Block + 0x100) = 0;