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3.1、Windbg没有附加到主程序进程上，没有感知到异常或中断
3.2、Windbg感知到了中断，中断在DebugBreak函数调用上
[6.3、使用Visual Studio的链接选项，将用户态虚拟内存从2GB扩充到3GB](#6.3、使用Visual Studio的链接选项，将用户态虚拟内存从2GB扩充到3GB)
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1、WebRTC简介
本案例中的软件是基于开源库WebRTC构建的，发生的软件问题也是与WebRTC有关的，所以先给大家简要地介绍一下WebRTC相关的内容。
WebRTC（Web Real-Time Communication）是一个由Google发起的实时音视频通讯C++开源库，其提供了音视频采集、编码、网络传输，解码显示等一整套音视频解决方案，我们可以通过该开源库快速地构建出一个音视频通讯应用。
一个实时音视频应用软件一般都会包括这样几个环节：音视频采集、音视频编码（压缩）、前后处理（美颜、滤镜、回声消除、噪声抑制等）、网络传输、解码渲染（音视频播放）等。其中每一个细分环节，还有更细分的技术模块。
虽然其名为WebRTC，但是实际上它不光支持Web之间的音视频通讯，还支持Windows、Android以及iOS等移动平台。WebRTC底层是用C/C++开发的，具有良好的跨平台性能。
WebRTC因为其较好的音视频效果及良好的网络适应性，目前已被广泛的应用到视频会议、实时音视频直播等领域中。在视频会议领域，腾讯会议、华为WeLink、字节飞书、阿里钉钉、小鱼易连、厦门亿联等国产厂商均提供了基于WebRTC方案的视频会议。
大家熟知的音视频专业服务商声网（Agora），更是基于开源WebRTC库，提供了社交直播、教育、游戏电竞、IoT、AR/VR、金融、保险、医疗、企业协作等多个行业的音视频互动解决方案。使用声网服务的企业包括小米、陌陌、斗鱼、哔哩哔哩、新东方、小红书、HTC VIVE 、The Meet Group、Bunch、Yalla等遍布全球的巨头、独角兽及创业企业。除了头部公司声网之外，也陆续有多家公司基于开源的WebRTC，开发出了多个音视频应用，提供了多个领域的音视频通信解决方案。
2、问题现象描述
基于WebRTC的会议软件在加入会议后，会时不时发生闪退，虽然不是必现的，但已经有好几个用户反馈了，并且在某技术支持同事的电脑上也出现了频繁闪退的问题。程序闪退时，程序中安装的异常捕获模块没有感知到，所以没有生成dump文件。
虽然我们在程序中安装了异常捕获模块，但并不能捕获所有的软件异常或崩溃，只能捕获大部分的异常，所以程序发生异常时没有感知到，也实属正常。
3、将Windbg附加到目标进程上分析
对于这类没有生成dump文件的场景，就需要使用Windbg进行动态调试了，即将Windbg附加到目标进程上，和目标进程一起跑。于是让这个技术支持同事每次运行软件时，都手动将Windbg附加到进程上，和进程一起跑，这样一旦程序发生异常，Windbg就会感知到，就会中断下来，这样就能看到出问题时的函数调用堆栈，就可以分析了。
3.1、Windbg没有附加到主程序进程上，没有感知到异常或中断
但这位同事复现问题后，Windbg并没有中断下来，即Windbg没有感知到，按讲是不应该的，一旦程序发生异常，正在调试的Windbg会第一时间感知到并中断下来。后来发现，他是在Windbg中打开桌面快捷方式文件去启动软件的，而桌面快捷方式指向的是个引导启动的程序，不是主程序，该程序做一些初始校验的操作，校验通过后会自动将主程序启动起来。这样Windbg附加到的是引导程序的进程上，并没有附加到主程序进程上。
就像QQ的桌面快捷方式指向的是QQ安装目录下的QQScLauncher.exe：
该程序会做一些启动主程序QQ.exe前的一些检查，然后会将主程序QQ.exe启动起来。
在我们这个问题中，可以先将主程序启动起来，然后再将Widnbg附加到主程序进程上，就可以了。也可以通过Windbg将主程序启动起来，需要到安装目录中找到主程序的exe文件，打开该文件，不能通过桌面快捷方式去启动。
3.2、Windbg感知到了中断，中断在DebugBreak函数调用上
后来同事每次运行程序时都将Windbg附加到程序进程上，复现了问题，正在调试的Windbg中断了下来，发现中断在DebugBreak接口调用处，如下所示：
输入kn命令查看此时的函数调用堆栈：
正是DebugBreak接口就是让正在调试的进程中断下来的。使用kn命令查看此时的函数调用堆栈，发现是WebRTC库中在调用malloc动态申请内存时返回了NULL，然后WebRTC库内部认为是异常情况，可能是认为内存申请不到后相关的业务都没法执行了，程序继续运行就没有意义了，于是直接调用abort接口将进程终止了。
这就能说明为啥程序闪退时异常捕获模块没有感知到异常，因为malloc申请内存失败返回NULL，并没有产生C++异常，程序闪退是因为WebRTC内部调用abort接口强行将进程终止掉了。
至于为啥会出现malloc申请内存失败的问题呢？估计是用户态的虚拟内存不够用了，我们的程序是32位的，系统会给程序进程分配4GB的虚拟内存，其中2GB是用户态的虚拟内存，我们的程序用户态的内存快到达上限了，没有空闲内存可用了，所以malloc申请内存失败了，返回了NULL。
关于如何使用Windbg进行动态调试（使用Windbg进行动态调试的完整步骤），可以参见我之前写的文章：
使用Windbg动态调试目标进程的一般步骤及要点详解https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131029795
3.3、32位进程用户态虚拟地址和内核态虚拟地址的划分
对于32为程序，是按32位进行内存寻址的，所以给32位程序进程分配了4GB的虚拟内存，程序中所使用的内存均是从这4GB的虚拟内存上划拨的，比如全局变量占用的内存、线程栈内存、程序申请的堆内存、二进制文件占用的代码段内存等。
32位进程的这4GB虚拟内存，在Windows平台上，默认情况下，2GB是用户态虚拟内存，2GB是内核态虚拟内存；在Linux平台上，默认情况下，3GB是用户态虚拟内存，1GB是内核态虚拟内存。
此外，用户态的代码只能访问用户态的内存地址，是禁止访问内核态内存地址的 ；内核态的代码只能访问内核态的内存地址，是禁止访问用户态内存地址的。关于32位进程和64位进程的虚拟内存地址划分，可以参见《Windows核心编程》一书中的截图：
我们以前在排查软件异常崩溃时，经常遇到崩溃的那条汇编代码（位于用户态代码中）中访问了内核态的内存地址（可能是访问了未初始化的变量内存，也可能是访问了因内存越界被篡改的内存），用户态代码是禁止访问内核态内存地址的，强行访问会触发内存访问违例，引发程序崩溃。
C++软件异常基本内存有关，关于引发C++程序内存错误的常见原因，可以参见我之前的文章：
引发C++程序内存错误的常见原因分析与总结https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/128599525
4、用户态内存不足问题分析虚拟
4.1、判断是内存不足导致了malloc申请内存失败
复现问题时Windbg正好中断下来，软件进程暂停下来，正好此时使用Process Explorer查看我们软件进程的虚拟内存，确实已经用到1.8GB左右了，快接近2GB的上限了！其实离2GB的上限还有200MB的空余，但可能因为内存碎片的存在，都是一小块一小块分散的小内存块，而程序中要申请的是一段连续的内存块，找不到指定大小的连续内存块，就会出现内存分配失败了。
如果在正在调试的Windbg中使用**.dump命令**手动导出dump文件，我们也可以事后通过dump文件的大小去初步估计出问题时进程占用的虚拟内存大小。在Windbg中导出的dump文件，属于全dump文件，将当时进程的内存信息都保存了下来，dump文件的大小接近当时进程的虚拟内存大小，可能会略小一点点。
内存碎片的概念之前听说过，在这种场景下才感受到内存碎片的危害！有人说可以使用内存池，内存池可以减少内存碎片的出现，但实际上程序业务需要占用更多的内存，减少内存碎片也解决不了问题。
4.2、为啥会中断在DebugBreak函数调用处呢？
复现问题时，为啥会中断在DebugBreak函数调用处呢？查看了函数调用堆栈中函数在WebRTC中的源码，malloc返回失败的代码如下所示：
1）申请内存的malloc返回NULL：
2）malloc返回NULL，会执行到RTC_CHECK宏中的rtc_FatalMessage接口：
3）紧接着调用到FatalLog接口：
4） FatalLog接口的实现如下：
我们在FatalLog接口的结尾处我们看到了DebugBreak系统API接口的调用，然后紧接着调用C函数abort。
Windows API接口DebugBreak的作用就是让正在调试的调试器中断下来，目的是让调试器感知到当前的事件，所以Windbg中断在DebugBreak函数的调用处。此外，在调用DebugBreak接口后，会紧接着调用abort接口将当前进程终止掉，应该是WebRTC内部认为内存申请失败了，业务没法正常展开了，程序没法正常运行，没有继续存活下去的意义了，所以强行将程序进程终止了。
调用C函数malloc申请内存申请失败时，malloc会返回NULL，不会抛出异常；如果使用new去申请，申请失败时默认会抛出bad_alloc异常，如果程序中没有处理这个异常，则会导致程序发生异常崩溃。当然，我们可以在new时使用nothrow，不让其抛出异常，返回NULL，示例代码如下：
cpp
#include <iostream>
int main(){
char *p = NULL;
int i = 0;
do{
p = new(std::nothrow) char[10*1024*1024]; // 每次申请10MB
i++;
Sleep(5);
}
while(p);
if(NULL == p){
std::cout << "分配了 " << (i-1)*10 << " M内存" //分配了 1890 Mn内存第 1891 次内存分配失败
<< "第 " << i << " 次内存分配失败";
}
return 0;
}另外，abort的调用也会让正在调试的Windbg中断下来，我们来看看abort函数的内部实现：
cpp
/***
*void abort() - abort the current program by raising SIGABRT
*
*Purpose:
* print out an abort message and raise the SIGABRT signal. If the user
* hasn't defined an abort handler routine, terminate the program
* with exit status of 3 without cleaning up.
*
* Multi-thread version does not raise SIGABRT -- this isn't supported
* under multi-thread.
*******************************************************************************/
void __cdecl abort (
void
)
{
_PHNDLR sigabrt_act = SIG_DFL;
#ifdef _DEBUG
if (__abort_behavior & _WRITE_ABORT_MSG)
{
/* write the abort message */
_NMSG_WRITE(_RT_ABORT);
}
#endif /* _DEBUG */
/* Check if the user installed a handler for SIGABRT.
* We need to read the user handler atomically in the case
* another thread is aborting while we change the signal
* handler.
*/
sigabrt_act = __get_sigabrt();
if (sigabrt_act != SIG_DFL)
{
raise(SIGABRT);
}
/* If there is no user handler for SIGABRT or if the user
* handler returns, then exit from the program anyway
*/
if (__abort_behavior & _CALL_REPORTFAULT)
{
_call_reportfault(_CRT_DEBUGGER_ABORT, STATUS_FATAL_APP_EXIT, EXCEPTION_NONCONTINUABLE);
}
/* If we don't want to call ReportFault, then we call _exit(3), which is the
* same as invoking the default handler for SIGABRT
*/
_exit(3);
}上述代码中先调用了raise(SIGABRT)，该函数是触发一个SIGABRT信号终止异常，如果当前正在调试状态，会让调试器中断下来。接下来调用C函数_exit退出当前进程。
关于调用abort强制终止程序导致程序闪退的案例，还可以查看我之前的文章：
C++程序中执行abort等操作导致没有生成dump文件的问题案例分析https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/129003869
5、占用程序进程的虚拟内存的因素有哪些？
占用进程的虚拟内存空间的因素有很多，这里大概地罗列几个，大家可以简单地了解一下。我们可以从程序的五大内存分区的角度去看，程序的五大内存分区如下：
5.1、二进制文件
主程序及主程序依赖的二进制库文件，都需要加载到进程空间中，都占用一定的虚拟内存。exe主程序依赖底层的多个业务库和系统dll库，比如业务库有组件dll库、协议dll库、网络dll库、开源库等，可能会依赖上百个dll库。这些dll库在主程序启动时，会加载到程序进程的进程空间中，会占用进程的虚拟内存空间，属于代码段的虚拟内存。
如果能减少dll库的依赖，减小依赖的dll库文件的大小，可以减少程序对虚拟内存的占用。特别对于一些大型的开源库，一方面要减少程序安装包的大小，另一方面减少二进制文件对虚拟内存的占用，需要进行一些裁剪，开源库中也提供了一些宏开关和编译选项。比如google开源的嵌入式浏览器框架库libcef，默认是比较大的，编译后的dll库要占到好几十MB，可以对该库进行裁剪。有时为了进行深度的裁剪和优化，甚至会去直接修改开源代码。
5.2、线程的栈空间
程序中创建了多个线程（多个模块都创建了线程），每个线程都要分配对应的栈空间，线程越多占用的栈空间越多，这是栈空间也是从进程的虚拟内存上划拨的。但对于应用程序，开多个线程去并行处理任务，也是必不可少的。
对于线程占用的栈空间大小，Windows下每个线程默认的栈空间大小是1MB，Linux下每个线程的默认的栈空间是8MB。
5.3、程序中申请的堆内存
C++程序中使用的大部分内存都是堆内存，堆内存占总虚拟内存的大部分。堆内存是通过使用new或者调用malloc等函数申请的。
在Windows平台上，动态申请内存的方式有多种，比如使用new（要用delete去释放） ，比如使用malloc（要用free去释放） ，再比如调用系统API函数HeapCreate或者HeapAlloc（要用HeapFree去释放） ，还有可以调用API函数VirtualAlloc（要用VirtualFree去释放），还有其他的API函数。
要尽量节约内存，按需分配，使用的buffer大小可能会动态变化，频繁动态地去申请和释放内存，可能会产生很多内存碎片。这也是上来就申请固定长度的buffer的好处，可以减小生成内存碎片。使用内存池可以减少内存碎片，但对于本问题，确实需要使用很多虚拟内存，使用内存池减少内存碎片作用也不是很大。
6、当前用户态虚拟内存占用高的解决办法
WebRTC开源库比较大，会消耗很多的内存，如何解决WebRTC占用大量虚拟内存的问题，有如下的方法。
6.1、修改WebRTC编译选项，减少内存占用
可以尝试修改WebRTC编译选项，对其进行裁剪缩编，释放出一些占用内存的代码，但这种做法降低内存的效果有限，因为WebRTC作为大型库本来就需要占用大量的内存资源。
6.2、将程序做成64位的
可以将主程序做成64位的，64位程序的用户态虚拟内存非常大，可以"肆无忌惮"的使用。但占用的虚拟内存过大，在代码执行过程中虚拟内存要切换到物理内存上，会来回频繁地切换，也会影响程序的执行效率。此外，物理内存较小，也会影响虚拟内存到物理内存的切换，也会显著降低程序的运行速度。
6.2.1、我们的程序为了兼容32位系统，需要做成32位的
我们的程序之所以还是32位的，是因为我们需要兼容32位系统。有些人说，为啥不直接将主程序做成x64（64位程序）的呢？因为我们的程序还要兼容32位的系统，虽然现在普遍使用的Win10和Win11都是64位的，但还有少部分客户在使用32位的Win7系统，什么样的客户都有，不排除有使用32位系统的可能。
64位程序是没法在32位系统上运行的，但32位程序可以在64位系统上运行，这是操作系统去做兼容的。
6.2.2、关于32位程序和64位程序的说明
32位exe或dll是不能和64位exe或exe文件混用的，系统是严格区分二进制文件位数的，32位exe或dll文件只能使用（依赖）32位exe或dll文件，64位exe或dll文件只能使用（依赖）64位的exe或dll文件。比如32位的exe主程序如果使用64位dll库，则启动时会报错。
对于Windows系统库，64位系统的系统库都有两个版本的，分别是32位系统库和64位系统库。32位的系统库则存放在C:\Windows\SysWOW64 目录中（注意WOW64不是64位系统库目录，WOW64是32位程序运行在64位系统上的意思）；64位系统库存放在C:\Windows\System32目录中：
所以，32位程序依赖的32位系统库都在C:\Windows\SysWOW64目录中。这个SysWOW64和system32目录很容易混淆，前几天还有个同事问我这两个目录对应关系到底是啥，他之前一度以为system32目录下的是32位系统库，SysWOW64目录下的是64位系统库，事实却正好相反。
当32位程序在64位Windows上运行时，会有个重定向问题，可以查看我之前的文章：
关于32位程序在64位系统下运行中需要注意的重定向问题（有图有真相）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/53119127Win7用户帐户控制数据重定向https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/53408212
6.3、使用Visual Studio的链接选项，将用户态虚拟内存从2GB扩充到3GB
可以在Visual Studio链接选项中打开扩大用户态虚拟内存的选项/L largeAddressAware，如下所示：
这样可以将用户态虚拟内存扩到3GB，这样可以有效缓解内存不够用的问题。
32进程只有4GB的虚拟内存，如果将用户态虚拟内存由2GB扩到3GB，内核态的虚拟内存应该会被压缩到1GB，这样会不会导致内核态的代码执行比较慢，导致程序的运行性能下降呢？可能运行性能会有一定的损失，但既然系统运行这种扩充用户态虚拟内存的方式，应该影响不会很大。
6.4、使用多进程模式
但上述方法，在使用WebRTC开源库时可能有问题，如果要解更多路数的视频，会占用更多的内存。可以考虑将WebRTC封装成进程，使用多进程的模式，主进程与WebRTC进程使用RPC方式进行接口的调用。像Chrome那样，搞多个进程，不同的进程处理不同的事务，一个进程崩溃了，不会影响到主进程，将崩溃的进程重新启动。但是多个进程之间需要通信，需要协同控制，控制不好也容易出问题。进程之间如何高效地的传递数据也是个问题，这都需要人力和技术去支撑。但多进程模式将是最终且最稳妥的解决方案。
7、最后
针对我们遇到的上述问题，目前的做法是，一边优化内存占用，一边使用扩大用户态虚拟内存的做法，同步进行。