.NET程序启动就报错，如何截获初期化时的问题json

一：背景

1. 讲故事

前几天训练营里的一位朋友在复习课件的时候，程序一跑就报错，截图如下：

从给出的错误信息看大概是因为json格式无效导致的，在早期的训练营里曾经也有一例这样的报错，最后定位下来是公司的电脑安全软件导致的，一旦有非托管调试器，安全软件就会加密 runtimeconfig.json，最后导致程序无法正常被调试执行。

此时相信有很多人想搞清楚，windbg 在那个时刻到底读到了什么脏东西？到底经历了怎样的惊魂时刻？

二：WinDbg 到底遇到了什么

1. 一个小案例

为了方便演示，写一个简单的 hello world 程序，代码如下：

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("hello world!");
            Debugger.Break();
            Console.ReadLine();
        }
    }

接下来将程序编译之后观察 runtimeconfig.json 内容，截图如下。

2. 如何用 windbg 观察文件内容

熟悉 win32 api 的朋友都知道，C# 的 ReadFile 底层会调用 win32 的 ReadFile 方法，方法签名如下：

BOOL ReadFile(
  [in]                HANDLE       hFile,
  [out]               LPVOID       lpBuffer,
  [in]                DWORD        nNumberOfBytesToRead,
  [out, optional]     LPDWORD      lpNumberOfBytesRead,
  [in, out, optional] LPOVERLAPPED lpOverlapped
);

方法的 lpBuffer 参数存放的就是读取到的文件内容。

这里还有一个问题就是 ReadFile 是在 dotnet 进程被初始化的时候读取到内存的，在这个初始化过程中会有一系列的加载，那到底在哪个时刻埋点呢？这时候可以借助 procmon 工具，观察 runtimeconfig.json 的加载时机，截图如下：

上面的卦中 runtimeconfig.json 的读取是发生在 hostfxr.dll 加载之后，有了这些信息，思路就有了。

1. sxe ld hostfxr 获取插入点。
2. bp KERNELBASE!ReadFile 观察第二个参数。

0:000> sxe ld hostfxr
0:000> g
ModLoad: 00007ffc`29b60000 00007ffc`29b8f000   C:\windows\System32\IMM32.DLL
ModLoad: 00007ffc`03660000 00007ffc`036ba000   C:\Program Files\dotnet\host\fxr\9.0.2\hostfxr.dll
ntdll!NtMapViewOfSection+0x14:
00007ffc`2b1ad9f4 c3              ret
0:000> bp KERNELBASE!ReadFile 
0:000> g
Breakpoint 1 hit
KERNELBASE!ReadFile:
00007ffc`28822670 48895c2410      mov     qword ptr [rsp+10h],rbx ss:0000006c`c8f7de88=00000259c2eb0000
0:000> r
rax=0000000000000000 rbx=0000000000000000 rcx=000000000000012c
rdx=00000259c2ec8ee0 rsi=0000000000000003 rdi=0000000000000000
rip=00007ffc28822670 rsp=0000006cc8f7de78 rbp=0000000000001000
 r8=0000000000001000  r9=0000006cc8f7df38 r10=00000259c2ec8ee0
r11=0000006cc8f7db38 r12=000000000000001b r13=0000000000001000
r14=0000000000000003 r15=00000259c2ec8ee0
iopl=0         nv up ei pl zr na po nc
cs=0033  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00000246
KERNELBASE!ReadFile:
00007ffc`28822670 48895c2410      mov     qword ptr [rsp+10h],rbx ss:0000006c`c8f7de88=00000259c2eb0000
0:000> pt
KERNELBASE!ReadFile+0xad:
00007ffc`2882271d c3              ret
0:000> dp 0000006cc8f7df38 L1
0000006c`c8f7df38  00000000`0000010c
0:000> db 00000259c2ec8ee0 L?10c
00000259`c2ec8ee0  7b 0d 0a 20 20 22 72 75-6e 74 69 6d 65 4f 70 74  {..  "runtimeOpt
00000259`c2ec8ef0  69 6f 6e 73 22 3a 20 7b-0d 0a 20 20 20 20 22 74  ions": {..    "t
00000259`c2ec8f00  66 6d 22 3a 20 22 6e 65-74 38 2e 30 22 2c 0d 0a  fm": "net8.0",..
00000259`c2ec8f10  20 20 20 20 22 66 72 61-6d 65 77 6f 72 6b 22 3a      "framework":
00000259`c2ec8f20  20 7b 0d 0a 20 20 20 20-20 20 22 6e 61 6d 65 22   {..      "name"
00000259`c2ec8f30  3a 20 22 4d 69 63 72 6f-73 6f 66 74 2e 4e 45 54  : "Microsoft.NET
00000259`c2ec8f40  43 6f 72 65 2e 41 70 70-22 2c 0d 0a 20 20 20 20  Core.App",..    
00000259`c2ec8f50  20 20 22 76 65 72 73 69-6f 6e 22 3a 20 22 38 2e    "version": "8.
00000259`c2ec8f60  30 2e 30 22 0d 0a 20 20-20 20 7d 2c 0d 0a 20 20  0.0"..    },..  
00000259`c2ec8f70  20 20 22 63 6f 6e 66 69-67 50 72 6f 70 65 72 74    "configPropert
00000259`c2ec8f80  69 65 73 22 3a 20 7b 0d-0a 20 20 20 20 20 20 22  ies": {..      "
00000259`c2ec8f90  53 79 73 74 65 6d 2e 52-75 6e 74 69 6d 65 2e 53  System.Runtime.S
00000259`c2ec8fa0  65 72 69 61 6c 69 7a 61-74 69 6f 6e 2e 45 6e 61  erialization.Ena
00000259`c2ec8fb0  62 6c 65 55 6e 73 61 66-65 42 69 6e 61 72 79 46  bleUnsafeBinaryF
00000259`c2ec8fc0  6f 72 6d 61 74 74 65 72-53 65 72 69 61 6c 69 7a  ormatterSerializ
00000259`c2ec8fd0  61 74 69 6f 6e 22 3a 20-66 61 6c 73 65 0d 0a 20  ation": false.. 
00000259`c2ec8fe0  20 20 20 7d 0d 0a 20 20-7d 0d 0a 7d                 }..  }..}

0:000> .writemem D:\testdump\1.txt 00000259c2ec8ee0 L?0x10c
Writing 10c bytes.

从上面的输出中果然看到了 runtimeconfig.json 中的内容，最后打开导出的文件，没毛病。

3. 有没有快捷的方式

刚才的操作确实能够完成，但还是不爽，因为介入了第三方工具，所以能不能完全通过 windbg 显示打开的 文件路径 和对应的 文件内容 呢？当然是可以的，只需关注如下两个方法 KERNELBASE!CreateFileW 和 KERNELBASE!ReadFile 即可，签名如下：

HANDLE CreateFileW(
  [in]           LPCWSTR               lpFileName,
  [in]           DWORD                 dwDesiredAccess,
  [in]           DWORD                 dwShareMode,
  [in, optional] LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,
  [in]           DWORD                 dwCreationDisposition,
  [in]           DWORD                 dwFlagsAndAttributes,
  [in, optional] HANDLE                hTemplateFile
);

BOOL ReadFile(
  [in]                HANDLE       hFile,
  [out]               LPVOID       lpBuffer,
  [in]                DWORD        nNumberOfBytesToRead,
  [out, optional]     LPDWORD      lpNumberOfBytesRead,
  [in, out, optional] LPOVERLAPPED lpOverlapped
);

在 CreateFileW 中我们提取 lpFileName 和返回的 handle 句柄，在 ReadFile 中提取 hFile句柄 和 lpBuffer 文件内容，参考脚本如下：

sxe ld hostfxr;g

bp KERNELBASE!CreateFileW+0x6a " .echo WriteFile----------------------------------; du /c100 @rbx; r @rax; gc"
bp KERNELBASE!ReadFile+0x73 ".echo ReadFile----------------------------------; r @rsi; da poi(@rsp+0x28); gc " ;  

稍微说一下 KERNELBASE!CreateFileW+0x6a 是方法的ret处，可以通过 uf KERNELBASE!CreateFileW 计算得到,如下输出所示：

0:000> uf KERNELBASE!CreateFileW
KERNELBASE!CreateFileW:
00007ffc`33341410 4883ec58        sub     rsp,58h
00007ffc`33341414 448b942488000000 mov     r10d,dword ptr [rsp+88h]
...
00007ffc`3334147a c3              ret

0:000> ? 00007ffc`3334147a - 00007ffc`33341410
Evaluate expression: 106 = 00000000`0000006a

这里的 KERNELBASE!ReadFile+0x73 是内部函数 ntdll!NtReadFile 返回的RIP处。

最后用 windbg 执行如下：

(3770.3164): Break instruction exception - code 80000003 (first chance)
ntdll!LdrpDoDebuggerBreak+0x30:
00007ffc`35a407a0 cc              int     3
0:000> sxe ld hostfxr;g
ModLoad: 00007ffc`34250000 00007ffc`3427f000   C:\windows\System32\IMM32.DLL
ModLoad: 00007ffc`2deb0000 00007ffc`2df0a000   C:\Program Files\dotnet\host\fxr\9.0.2\hostfxr.dll
ntdll!NtMapViewOfSection+0x14:
00007ffc`35a0d9f4 c3              ret
0:000> bp KERNELBASE!ReadFile+0x73 ".echo ReadFile----------------------------------; r @rsi; da poi(@rsp+0x28); gc " ;  
0:000> bp KERNELBASE!CreateFileW+0x6a " .echo WriteFile----------------------------------; du /c100 @rbx; r @rax; gc"
0:000> g
WriteFile----------------------------------
0000020d`1c77ace0  "D:\skyfly\20.20250116\src\Example\Example_20_1_1\bin\Debug\net8.0\Example_20_1_1.runtimeconfig.json"
rax=0000000000000128
ReadFile----------------------------------
rsi=0000000000000128
0000020d`1c778ee0  "{..  "runtimeOptions": {..    "t"
0000020d`1c778f00  "fm": "net8.0",..    "framework":"
0000020d`1c778f20  " {..      "name": "Microsoft.NET"
0000020d`1c778f40  "Core.App",..      "version": "8."
0000020d`1c778f60  "0.0"..    },..    "configPropert"
0000020d`1c778f80  "ies": {..      "System.Runtime.S"
0000020d`1c778fa0  "erialization.EnableUnsafeBinaryF"
0000020d`1c778fc0  "ormatterSerialization": false.. "
0000020d`1c778fe0  "   }..  }..}"
ReadFile----------------------------------
...

三：总结

有了windbg之后，很多东西都会豁然开朗，而不再像以前那样人云亦云，高级调试这门救火技术 应该是高级程序员必须的进阶之路。