クリティカルセクションの表示

[アーティクル]
04/01/2024

クリティカルセクションは、さまざまな方法を使用してユーザーモードで表示できます。各フィールドの正確な意味は、使用している Microsoft Windows バージョンによって異なります。

クリティカルセクションの表示

クリティカルセクションは、!ntsdexts.locks 拡張機能、!critsec 拡張機能、!cs 拡張機能、dt (タイプの表示) コマンドを使用して表示できます。

!ntsdexts.locks 拡張機能では、現在のプロセスに関連付けられているクリティカルセクションの一覧が表示されます。 -v オプションを使用すると、すべてのクリティカルセクションが表示されます。例を次に示します。

0:000> !locks

CritSec ntdll!FastPebLock+0 at 77FC49E0
LockCount          0
RecursionCount     1
OwningThread       c78
EntryCount         0
ContentionCount    0
*** Locked

....
Scanned 37 critical sections

表示するクリティカルセクションのアドレスがわかっている場合は、!critsec 拡張機能を使用できます。これにより、!ntsdexts.locks と同じ情報のコレクションが表示されます。次に例を示します。

0:000> !critsec 77fc49e0

CritSec ntdll!FastPebLock+0 at 77FC49E0
LockCount          0
RecursionCount     1
OwningThread       c78
EntryCount         0
ContentionCount    0
*** Locked

!cs 拡張機能では、そのアドレスに基づいてクリティカルセクションを表示したり、クリティカルセクションのアドレス範囲を検索したりできます。また、各クリティカルセクションに関連付けられているスタックトレースを表示することもできます。これらの機能の一部は、完全な Windows シンボルが正常に動作することを必要とします。アプリケーション検証ツールがアクティブな場合は、!cs -t を使用してクリティカルセクションツリーを表示できます。詳細と例については、!cs のリファレンスページを参照してください。

!cs によって表示される情報は、!ntsdexts.locks および !critsec によって表示される情報とは少し異なります。次に例を示します。

## 0:000> !cs 77fc49e0

Critical section   = 0x77fc49e0 (ntdll!FastPebLock+0x0)
DebugInfo          = 0x77fc3e00
LOCKED
LockCount          = 0x0
OwningThread       = 0x00000c78
RecursionCount     = 0x1
LockSemaphore      = 0x0
SpinCount          = 0x00000000

dt (タイプの表示) コマンドを使用すると、RTL_CRITICAL_SECTION 構造体のリテラルコンテンツを表示できます。次に例を示します。

0:000> dt RTL_CRITICAL_SECTION 77fc49e0
   +0x000 DebugInfo        : 0x77fc3e00 
   +0x004 LockCount        : 0
   +0x008 RecursionCount   : 1
   +0x00c OwningThread     : 0x00000c78 
   +0x010 LockSemaphore    : (null) 
   +0x014 SpinCount        : 0

Windows XP および Windows 2000 でのクリティカルセクションフィールドの解釈

クリティカルセクション構造の最も重要なフィールドは次のとおりです。

Microsoft Windows 2000 および Windows XP では、LockCount フィールドは、スレッドがこのクリティカルセクションの EnterCriticalSection ルーチンを呼び出した回数から 1 を引いた数を示します。ロック解除されたクリティカルセクションの場合、このフィールドは -1 から始まります。 EnterCriticalSection を呼び出すたびに、この値が 1 だけ増えます。LeaveCriticalSection を呼び出すたびに、この値が 1 だけ減ります。たとえば、LockCount が 5 の場合、このクリティカルセクションはロックされており、1 つのスレッドがそれを取得し、さらに 5 つのスレッドがこのロックを待機しています。
RecursionCount フィールドは、所有しているスレッドがこのクリティカルセクションに対して EnterCriticalSection を呼び出した回数を示します。
EntryCount フィールドは、所有しているスレッド以外のスレッドがこのクリティカルセクションに対して EnterCriticalSection を呼び出した回数を示します。

新しく初期化されたクリティカルセクションは次のようになります。

0:000> !critsec 433e60
CritSec mymodule!cs+0 at 00433E60
LockCount          NOT LOCKED 
RecursionCount     0
OwningThread       0
EntryCount         0
ContentionCount    0

デバッガーには、LockCount の値として "NOT LOCKED" が表示されます。ロック解除されたクリティカルセクションの場合、このフィールドの実際の値は -1 です。これは、dt (タイプの表示) コマンドを使用して確認できます。

0:000> dt RTL_CRITICAL_SECTION 433e60
   +0x000 DebugInfo        : 0x77fcec80
   +0x004 LockCount        : -1
   +0x008 RecursionCount   : 0
   +0x00c OwningThread     : (null) 
   +0x010 LockSemaphore    : (null) 
   +0x014 SpinCount        : 0

最初のスレッドが EnterCriticalSection ルーチンを呼び出すと、クリティカルセクションの LockCount、RecursionCount、EntryCount、ContentionCount の各フィールドがすべて 1 ずつ増やされ、OwningThread が呼び出し元のスレッド ID になります。 EntryCount と ContentionCount が減らされることはありません。次に例を示します。

0:000> !critsec 433e60
CritSec mymodule!cs+0 at 00433E60
LockCount          0
RecursionCount     1
OwningThread       4d0
EntryCount         0
ContentionCount    0

この時点で、4 つの異なる処理が行われる可能性があります。

所有しているスレッドが EnterCriticalSection をもう一度呼び出します。これにより、LockCount と RecursionCount が 1 だけ増やされます。 EntryCount は増やされません。
```
0:000> !critsec 433e60
CritSec mymodule!cs+0 at 00433E60
LockCount          1
RecursionCount     2
OwningThread       4d0
EntryCount         0
ContentionCount    0
```
別のスレッドが EnterCriticalSection を呼び出します。これにより、LockCount と EntryCount が 1 だけ増やされます。 RecursionCount は増やされません。
```
0:000> !critsec 433e60
CritSec mymodule!cs+0 at 00433E60
LockCount          1
RecursionCount     1
OwningThread       4d0
EntryCount         1
ContentionCount    1
```
所有しているスレッドが LeaveCriticalSection を呼び出します。これにより、LockCount と RecursionCount が 1 ずつ減らされて、それぞれ -1 と 0 になり、OwningThread が 0 にリセットされます。
```
0:000> !critsec 433e60
CritSec mymodule!cs+0 at 00433E60
LockCount          NOT LOCKED 
RecursionCount     0
OwningThread       0
EntryCount         0
ContentionCount    0
```
別のスレッドが LeaveCriticalSection を呼び出します。これにより、LeaveCriticalSection を呼び出す所有スレッドと同じ結果が生成されます。LockCount と RecursionCount が 1 ずつ減らされて、それぞれ -1 と 0 になり、OwningThread が 0 にリセットされます。

スレッドが LeaveCriticalSection を呼び出すと、Windows は LockCount と RecursionCount を 1 ずつ減らします。この機能には、良い面と悪い面の両方があります。デバイスドライバーは、1 つのスレッドでクリティカルセクションに入り、別のスレッドでクリティカルセクションを離れることができます。ただし、誤って間違ったスレッドで LeaveCriticalSection を呼び出したり、LeaveCriticalSection を何度も呼び出したために LockCount が -1 より小さい値になったりする可能性もあります。これにより、クリティカルセクションが破損し、すべてのスレッドがクリティカルセクションで無期限に待機する原因となります。

Windows Server 2003 SP1 以降でのクリティカルセクションフィールドの解釈

Microsoft Windows Server 2003 Service Pack 1 以降のバージョンの Windows では、LockCount フィールドは次のように解析されます。

最下位ビットはロック状態を示します。このビットが 0 の場合、クリティカルセクションはロックされています。1 の場合、クリティカルセクションはロックされていません。
次のビットは、スレッドがこのロックに対して開始されたかどうかを示します。このビットが 0 の場合、このロックに対してスレッドが開始されています。1 の場合、スレッドは開始されていません。
残りのビットは、ロックを待機しているスレッド数の 1 の補数です。

たとえば、LockCount が -22 であるとします。最下位ビットは次のように決定できます。

0:009> ? 0x1 & (-0n22)
Evaluate expression: 0 = 00000000

次に下位のビットは、次のように決定できます。

0:009> ? (0x2 & (-0n22)) >> 1
Evaluate expression: 1 = 00000001

残りのビットの 1 の補数は、次のように決定できます。

0:009> ? ((-1) - (-0n22)) >> 2
Evaluate expression: 5 = 00000005

この例では、最初のビットが 0 であるため、クリティカルセクションはロックされています。 2 番目のビットは 1 であるため、このロックに対してスレッドは開始されていません。残りのビットの補数は 5 であるため、このロックを待機しているスレッドは 5 つあります。

追加情報

クリティカルセクションのタイムアウトをデバッグする方法については、「クリティカルセクションのタイムアウト」を参照してください。クリティカルセクションの全般情報については、Microsoft Windows SDK のドキュメント、Windows Driver Kit (WDK) のドキュメント、または Mark Russinovich および David Solomon による Microsoft Windows Internals を参照してください。

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