：背景

一直在用 WinDbg 調試用戶態程序，并沒有用它調試過 內核態，畢竟不是做驅動開發，也沒有在分析 dump 中需要接觸用內核態的需求，但未知的事情總覺得很酷，加上最近在看 《深入解析 Windows 操作系統》 一書，書中有不少案例需要深入到 內核態 ，所以這篇準備整理一下如何用 WinDbg 調試 C# 內核態吧。

操作環境：

• Windbg Preview
• 宿主機：Windows 10
• 虛擬機：Windows 10

二：搭建內核態調試

1. 基本原理

操作系統的引導程序 BootMgr 和 WinLoad 內置了調試模式，支持以 COM 接口互通，所以我們需要先添加一種可供調試的啟動項，供引導程序 BootMgr 啟動時彈框讓我們選擇。

2. 配置調試啟動項

大家可以在 https://msdn.itellyou.cn/ 下載一個完整版的 Window10 ISO 包，這里就不細說了，啟動虛擬機進入 Windows10 ，以管理員模式打開 CMD 窗口，執行如下 四條命令 來編輯 bcd (Boot Configuration Data)。

bcdedit /dbgsettings serial baudrate:115200 debugport:1
bcdedit /copy {current} /d WinDbg
bcdedit /displayorder {current} {ID} 
bcdedit /debug {ID} ON

注意一下，這里的 {ID} 是 CMD 上生成的 GUID，這是你的啟動項唯一鍵，別名是 WinDbg， 在我的界面上大概是這個樣子：

3. 配置 COM 接口

這里有幾個步驟要注意了，大致如下：

1） 把打印機選項移除了，因為它占用了 COM1 接口。

2） 新增一個 串行端口。

3）在 使用命名管道 中填入 \.\pipe\com_1, 同時勾選 輪詢時主動放棄CPU。

設置完之后點擊確定，完整截圖如下：

4. 配置 Windbg Preview

我們把 WinDbg 打開，選擇 Attach to kernel 選項，然后選擇 COM 模式，設置 Baud Rate=115200 ，然后是 Port=\.\pipe\com_1 ，配置完之后點擊 OK, 完整截圖如下：

如果一切正常的話，Windbg 應該是如下輸出，等待COM連接狀態。

Microsoft (R) Windows Debugger Version 10.0.25136.1001 AMD64
Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.

Waiting for pipe \.\pipe\com_1
Waiting to reconnect...

5. 啟動虛擬機

這些都配置完之后，我們重新啟動虛擬機，在 BootMgr 階段會出現兩個引導項，其中一個就是在 小項2 時配置的，我們選擇它就好了，完整截圖如下：

稍等片刻后 WinDbg 會顯示連接成功，在進入初始化時會 int 3 中斷, 如果你真的到了這一步，那恭喜你！！！

Microsoft (R) Windows Debugger Version 10.0.25136.1001 AMD64
Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.

Waiting for pipe \.\pipe\com_1
Waiting to reconnect...
Connected to Windows 10 10240 x64 target at (Thu Sep 1 23:23:35.235 2022 (UTC + 8:00)), ptr64 TRUE
Kernel Debugger connection established. (Initial Breakpoint requested)

************* Path validation summary **************
Response Time (ms) Location
Deferred srv*c:\mysymbols_fix*https://msdl.microsoft.com/download/symbols
Error D:\net5\ConsoleApp1\Debug
Deferred srv*c:\mysymbols*https://msdl.microsoft.com/download/symbols
Symbol search path is: srv*c:\mysymbols_fix*https://msdl.microsoft.com/download/symbols;D:\net5\ConsoleApp1\Debug;srv*c:\mysymbols*https://msdl.microsoft.com/download/symbols
Executable search path is: 
Windows 10 Kernel Version 10240 MP (1 procs) Free x64
Edition build lab: 10240.17394.amd64fre.th1_st1.170427-1347
Machine Name:
Kernel base=0xfffff802`a3c7b000 PsLoadedModuleList=0xfffff802`a3fa0070
System Uptime: 0 days 0:00:00.092
nt!DebugService2+0x5:
fffff802`a3dcfca5 cc int 3

因為是初始化中斷，接下來在 WinDbg 命令面板中先用 g 執行，讓操作系統繼續跑下去,稍等片刻就會進入到 Windows 10 的操作界面。

6. netcore 測試

前段時間寫了一篇文章，聊到了 ReadFile 從用戶態切到內核態的過程，還畫了一張圖。

現在可以調試 內核態 那何不試試看呢？？？哈哈，說干就干，先上一段測試代碼。

static void Main(string[] args)
 {
var i=0;

 File.WriteAllText(@"C:.txt", "hello world!");
while (true)
 {
var str=File.ReadAllText(@"C:.txt");
 Console.WriteLine($"{i++}, content={str.Length}");
 Thread.Sleep(1000);
 }

 Console.ReadLine();
 }

為了方便觀察用戶態棧，我在虛擬機中的 Windows10 系統上安裝一個 WinDbg10，目的就是攔截 ntdll!NtReadFile 函數時輸出 用戶態棧。

bp ntdll!NtReadFile "k 10;gc"

可以看到每次只要程序輸出一次，windbg10 都能成功攔截，接下來在宿主機的 WinDbg Preview 中先輸入 .reload 重新加載下符號，目的就是方便看到用戶態上的 ntdll.dll 函數名，但不一定好使，碰碰運氣吧，接下來輸入 nt!NtReadFile 觀察內核態棧。

bp nt!NtReadFile

從新老Windbg截圖中，可以清晰的看到，這個的 Child-SP 線程棧終于對接上了，也就驗證了圖上所說:ntdll!NtReadFile (用戶態網關) -> nt!KiSystemServiceCopyEnd（內核態調度中心） -> nt!NtReadFile （內核態處理函數）。

好了，本篇就先說這么多，希望對大家有幫助，也是對自己的一個總結。