调试死锁 - DRIVER_VERIFIER_DETECTED_VIOLATION (C4):0x1001

驱动程序验证程序检测到旋转锁层次结构冲突时,驱动程序验证程序会生成 bug 检查 0xC4:DRIVER_VERIFIER_DETECTED_VIOLATION,参数 1 值为 0x1001。

当死锁检测选项处于活动状态(死锁检测是驱动程序验证程序标准选项的一部分)时,驱动程序验证程序 会跟踪分配的每个旋转锁以及获取和释放它的顺序。 锁层次结构冲突意味着驱动程序验证程序检测到以下情况:在至少一种情况下,在获取 LockB 之前获取并保留 LockA,在另一种情况下,在需要 LockA 之前获取并保留 LockB

重要每当驱动程序验证程序检测到层次结构冲突发生时,而不是发生实际的死锁情况时,此 bug 检查发生。 这种违规行为强烈要求,驱动程序各组件之间共享的任何锁都必须按照一定的顺序获取和释放,这样才能避免两个线程之间出现死锁。

Windows 8.1 中的新增功能驱动程序验证程序遇到此冲突时,如果附加了调试器,调试器会要求您输入有关错误的信息。 在 Windows 8 和早期的 Windows 版本中,此冲突会导致立即进行 Bug 检查。

************ Verifier Detected a Potential Deadlock *************
**
** Type !deadlock in the debugger for more information.
**
*****************************************************************

*** Verifier assertion failed ***
(B)reak, (I)gnore, (W)arn only, (R)emove assert?

若要在运行 Windows 8.1 的计算机上调试此冲突,请选择 B(中断),然后输入建议的调试器命令 (!deadlock):

kd> !deadlock
issue: 00001001 97dd800c 86858ce0 00000000 

Deadlock detected (2 locks in 2 threads):

Thread 0: A B.
Thread 1: B A.

Where:

Thread 0 = TERMINATED.
Thread 1 = c4ae2040.

Lock A =   97dd800c (MyTestDriver!AlphaLock+0x00000000) - Type 'Spinlock'.
Lock B =   97dd8008 (MyTestDriver!BravoLock+0x00000000) - Type 'Spinlock'.

!deadlock 3 命令还可用于显示更多信息,包括上次获取时的堆栈:

kd> !deadlock 3
issue: 00001001 97dd800c 86858ce0 00000000 

Deadlock detected (2 locks in 2 threads):
# 

Thread 0: TERMINATED took locks in the following order:

Lock A =     97dd800c (MyTestDriver!AlphaLock+0x00000000) - Type 'Spinlock'.

    Node:    8685acd8

    Stack:   97dd65b7 MyTestDriver!SystemControlIrpWorker+0x00000027 
             97dd605a MyTestDriver!Dispatch_SystemControl+0x0000001a 
             820c4b4d nt!IovCallDriver+0x000002cc 
             81ca3772 nt!IofCallDriver+0x00000062 
             81eb165e nt!IopSynchronousServiceTail+0x0000016e 
             81eb5518 nt!IopXxxControlFile+0x000003e8 
             81eb4516 nt!NtDeviceIoControlFile+0x0000002a 
             81d27e17 nt!KiSystemServicePostCall+0x00000000 

Lock B =     97dd8008 (MyTestDriver!BravoLock+0x00000000) - Type 'Spinlock'.

    Node:    86833578

    Stack:   97dd65c5 MyTestDriver!SystemControlIrpWorker+0x00000a4a 
             97dd605a MyTestDriver!Dispatch_SystemControl+0x0000001a 
             820c4b4d nt!IovCallDriver+0x000002cc 
             81ca3772 nt!IofCallDriver+0x00000062 
             81eb165e nt!IopSynchronousServiceTail+0x0000016e 
             81eb5518 nt!IopXxxControlFile+0x000003e8 
             81eb4516 nt!NtDeviceIoControlFile+0x0000002a 
             81d27e17 nt!KiSystemServicePostCall+0x00000000
# 

Thread 1: c4ae2040 (ThreadEntry = 86833a08) took locks in the following order:

Lock B =     97dd8008 (MyTestDriver!BravoLock+0x00000000) - Type 'Spinlock'.

    Node:    86858ce0

    Stack:   97dd65ef MyTestDriver!DeviceControlIrpWorker+0x0000005f 
             97dd605a MyTestDriver!Dispatch_DeviceControl+0x0000001a 
             820c4b4d nt!IovCallDriver+0x000002cc 
             81ca3772 nt!IofCallDriver+0x00000062 
             81eb165e nt!IopSynchronousServiceTail+0x0000016e 
             81eb5518 nt!IopXxxControlFile+0x000003e8 
             81eb4516 nt!NtDeviceIoControlFile+0x0000002a 
             81d27e17 nt!KiSystemServicePostCall+0x00000000 

Lock A =     97dd800c (MyTestDriver!AlphaLock+0x00000000) - Type 'Spinlock'.

    Stack:   << Current stack trace - use kb to display it >>

调试器建议使用 kb(显示堆栈回溯) 命令显示当前堆栈跟踪。

kd> kb
ChildEBP RetAddr  Args to Child              
89b2cac4 820da328 97dd800c 86858ce0 00000000 nt!VfReportIssueWithOptions+0x86
89b2caf4 820d92a2 00000001 00000000 97dd65fd nt!ViDeadlockAnalyze+0x1d1
89b2cb7c 820d424e 86858ce0 00000000 97dd65fd nt!VfDeadlockAcquireResource+0x2fd
89b2cb9c 97dd65fd 00007780 89b2cbbc 97dd605a nt!VerifierKfAcquireSpinLock+0x8c
89b2cba8 97dd605a 9a9e7780 88d08f48 00000000 MyTestDriver!DeviceControlIrpWorker+0x54a
89b2cbbc 820c4b4d 9a9e7780 88d08f48 820c4881 MyTestDriver!Dispatch_DeviceControl+0x1a
(Inline) -------- -------- -------- -------- nt!IopfCallDriver+0x47
89b2cbe0 81ca3772 81eb165e b3c9ff80 88d08f48 nt!IovCallDriver+0x2cc
89b2cbf4 81eb165e 88d08fdc 88d08f48 00000000 nt!IofCallDriver+0x62

调试器输出显示,相关驱动程序违反了这一规则,在获取一个线程上的锁 B 之前获取并保持了锁 A,现在已经获取了锁 B,并正试图获取另一个线程上的锁 A。 请注意,第一个线程(线程 0)已终止,因此这两个锁的获取和释放发生在加载驱动程序映像后的某个时刻。

加载测试驱动程序的正确符号时,调试器将显示当时获取锁的函数。 在这个例子中,锁 A 和锁 B 恰好是在同一个函数中获取的。 在线程 0 中,它们都在 SystemControlIrpWorker 中获取。 在线程 1 中,它们均在 DeviceControlIrpWorker 中获取(显示在 !deadlock 3 的 Lock B 输出和当前堆栈输出 (kb) 中。

此时,检查每个函数的源代码应该会发现存在一条可以按此顺序获取锁的代码路径。

两个 MyTestDriver!AlphaLockMyTestDriver!BravoLock 都是驱动程序中全局可用的对象:

include "MyTestDriverHeader.h"

// Locks used to control access to various objects
extern KSPIN_LOCK AlphaLock;
extern KSPIN_LOCK BravoLock;

在函数 SystemControlIrpWorker 内部,存在一个路径,其中 AlphaLock (!deadlock 输出中的 Lock A)是在获取 BravoLock (Lock B) 时获取并保存的。 还值得注意的是,锁的正确释放顺序与获得锁的顺序相反。 (以下代码经过大量编辑,仅显示生成此方案所需的元素)。

NTSTATUS SystemControlIrpWorker(_In_ PIRP Irp)
{
    KIRQL IrqlAlpha;
    KIRQL IrqlBravo;
    // <<Other local variable declarations removed>>

    // <<Various lines of code not shown>>

    KeAcquireSpinLock (&AlphaLock, &IrqlAlpha);

    // <<Various lines of code not shown>>

    KeAcquireSpinLock (&BravoLock, &IrqlBravo);

    // <<Various lines of code not shown>>

    KeReleaseSpinLock (&BravoLock, IrqlBravo);
    KeReleaseSpinLock (&AlphaLock, IrqlAlpha);

    // <<Various lines of code not shown>>
}

如果查看以下 DeviceControlIrpWorker 示例函数,可以看到可以按相反顺序获取锁。 也就是说,在尝试获取 AlphaLock 时,可以获取并持有 BravoLock。 以下示例已简化,但显示可能存在冲突的路径。

NTSTATUS DeviceControlIrpWorker(_In_ PIRP Irp, 
                                _In_ BOOLEAN bSomeCondition)
{
    KIRQL IrqlAlpha;
    KIRQL IrqlBravo;
    // <<Other local variable declarations removed>>

    if (bSomeCondition == FALSE)
    {
        //
        // Note that if bSomeCondition is FALSE, then AlphaLock is acquired here
        // If bSomeCondition is TRUE, it is not needed to be acquired right now
        //
        KeAcquireSpinLock (&AlphaLock, &IrqlAlpha);
    }

    // <<Various lines of code not shown>>

    KeAcquireSpinLock (&BravoLock, &IrqlBravo);

    // <<Various lines of code not shown>>

    if (bSomeCondition == TRUE)
    { 
        //
        // Need to acquire AlphaLock here for upcoming code logic
        //
        KeAcquireSpinLock (&AlphaLock, &IrqlAlpha);

        // <<Various lines of code not shown>>

        KeReleaseSpinLock (&AlphaLock, IrqlAlpha);
    }

    // <<Various lines of code not shown>>

    KeReleaseSpinLock (&BravoLock, IrqlBravo);

    if (bSomeCondition == FALSE)
    {
        //
        // Release the AlphaLock, which was acquired much earlier
        //
        KeReleaseSpinLock (&AlphaLock, IrqlAlpha);
    }

    // <<Various lines of code not shown>>
}

若要解决这种潜在的冲突,正确的做法是确保每当驱动程序尝试获取 AlphaLock 时,它都会检查并确保未持有 BravoLock。 最简单的解决方法可能是只需释放 BravoLock,并在获取 AlphaLock 后立即重新获取。 但如果在等待 AlphaLock 和重新获取 BravoLock 期间,BravoLock 保护的数据不能发生改变,那么可能需要进行更重要的代码更改。

有关旋转锁和其他同步技术的详细信息,请参阅 旋转锁

自旋锁

错误检查 0xC4:DRIVER_VERIFIER_DETECTED_VIOLATION

!deadlock