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    • [Exchange Ideas] Wine 开发系列——如何使用 Wine 日志调试问题
    Wine Section 432 views · 0 replies ·
    Tofloor
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    加菲不是胖橘
    deepin product team
    2025-02-24 01:41
    Author

    输出调试日志是调试程序的一种常见方法，尤其是处理那些难以捉摸的多线程错误、随机崩溃等问题时 。通过在合适的位置输出调试日志，可以帮助我们更快地定位问题所在。

    对于不熟悉的代码，经常打日志也有助于快速理解代码的执行流程和功能。在大型项目中，通常会先实现一套自己的调试日志框架，主要有两个目的：

    • 统一日志风格和存储：确保日志格式一致，并且有统一的存储方式，这有助于用户更容易地报告问题。
    • 方便开发人员：开发人员能够轻松地记录日志，从而快速调试问题。

    Wine 项目也不例外，它也实现了一套自己的日志系统。这套系统非常简洁，下面我们就来详细介绍。

    Wine 的调试日志实现

    调试通道（debug channel）

    Wine 定义了调试通道的概念来分类日志，将日志的记录和实际的输出分离，无需重新编译 Wine，就能动态地灵活控制 Wine 运行时的日志输出。

    • 每个调试通道有一个唯一的名字, 长度不超过14个可见的 ASCII 字符， 一般一个模块至少定义了一个调试通道，比如 gdi32.dll 模块，有一个名称叫 gdi 的调试通道。
    • 复杂的模块，为了细分日志定义了多个调试通道，比如 gdi32.dll 模块，还定义了clipping、region、font、bitmap、print、bitblt 等调试通道。
    • 调试通道在代码里面来看实际是一个 <span>__wine_debug_channel<span> </span></span>的结构体，刚好16个字节，非常符合 UNIX 简单原则的哲学理念：
    struct __wine_debug_channel
{
    unsigned char flags;
    char name[15];
};
​
    • 日志一次只发送给一个调试通道。
    • 代码里增加一个新的调试通道，非常简单：
    1. 包含 <span>include/wine/debug.h<span> </span></span>；
    2. 然后用 <span>WINE_DEFAULT_DEBUG_CHANNEL</span>或 <span>WINE_DEFAULT_DEBUG_CHANNEL</span>宏来声明。
    • 要知道一个模块定义了哪些调试通道，只需这样搜索该模块的所有源码:<span>git grep _DEBUG_CHANNEL</span>

    向调试通道发送日志

    Wine 把日志分成了4个级别，从高到低依次是：fixme/ err(or)/ warn/ trace，对应的提供了4个宏来输出不同级别的日志到调试通道：FIXME/ ERR/ WARN/ TRACE，非常简单、清晰。

    #define __WINE_DPRINTF(dbcl,dbch) \
  do { if(__WINE_GET_DEBUGGING(dbcl,(dbch))) { \
       struct __wine_debug_channel * const __dbch = (dbch); \
       const enum __wine_debug_class __dbcl = __WINE_DBCL##dbcl; \
       __WINE_DBG_LOG

#define __WINE_DBG_LOG(args...) \
    wine_dbg_log( __dbcl, __dbch, __FUNCTION__, args); } } while(0)

#define TRACE                 __WINE_DPRINTF(_TRACE,__wine_dbch___default)
#define TRACE_(ch)            __WINE_DPRINTF(_TRACE,&__wine_dbch_##ch)
#define TRACE_ON(ch)          __WINE_IS_DEBUG_ON(_TRACE,&__wine_dbch_##ch)

#define WARN                  __WINE_DPRINTF(_WARN,__wine_dbch___default)
#define WARN_(ch)             __WINE_DPRINTF(_WARN,&__wine_dbch_##ch)
#define WARN_ON(ch)           __WINE_IS_DEBUG_ON(_WARN,&__wine_dbch_##ch)

#define FIXME                 __WINE_DPRINTF(_FIXME,__wine_dbch___default)
#define FIXME_(ch)            __WINE_DPRINTF(_FIXME,&__wine_dbch_##ch)
#define FIXME_ON(ch)          __WINE_IS_DEBUG_ON(_FIXME,&__wine_dbch_##ch)

#define ERR                   __WINE_DPRINTF(_ERR,__wine_dbch___default)
#define ERR_(ch)              __WINE_DPRINTF(_ERR,&__wine_dbch_##ch)
#define ERR_ON(ch)            __WINE_IS_DEBUG_ON(_ERR,&__wine_dbch_##ch)
​

    最终都是调用函数 wine_dbg_log 来打日志：

    int wine_dbg_log( enum __wine_debug_class cls, struct __wine_debug_channel *channel,
                  const char *func, const char *format, ... )
{
    int ret;
    va_list valist;

    if (!(__wine_dbg_get_channel_flags( channel ) & (1 << cls))) return -1;

    va_start(valist, format);
    ret = funcs.dbg_vlog( cls, channel, func, format, valist );
    va_end(valist);
    return ret;
}
​

    其中的 funcs.dbg_vlog 初始化时会指向 default_dbg_vlog：

    static int default_dbg_vlog( enum __wine_debug_class cls, struct __wine_debug_channel *channel,
                             const char *func, const char *format, va_list args )
​

    在Wine线程创建成功后 funcs.dbg_vlog 会指向 ntdll/debugtools.c 的

     static int NTDLL_dbg_vlog( enum __wine_debug_class cls, struct __wine_debug_channel *channel,
                           const char *function, const char *format, va_list args )
​

    程序运行前开启调试通道

    用这样的格式定义环境变量：<span> WINEDEBUG=[class][+/-]channel[,[class2][+/-]channel2]</span>

    其中：

    • class：是代表 fixme/ err/ warn/ trace 这４个日志级别的一个单词，如果没有指定就开关所有的日志级别。
    • channel：就是要开关的调试通道的名称，all 代表所有的通道。
    • +：就是开启指定调试通道的对应的日志级别。
    • -：就是关闭指定调试通道的对应的日志级别。

    例：

    WINEDEBUG=warn+all
WINEDEBUG=warn+dll,+heap
WINEDEBUG=fixme-all,warn+cursor,+relay
​

    如果没有定义 <span>WINEDEBUG</span>环境变量，发给每个调试通道的 fixme 和 err 级别的日志都会输出；Wine 默认同时开启运行的调试通道是 256个，由这个宏 <span>MAX_DEBUG_OPTIONS</span> 决定。

    关键代码如下：

    enum __wine_debug_class
{
    __WINE_DBCL_FIXME,
    __WINE_DBCL_ERR,
    __WINE_DBCL_WARN,
    __WINE_DBCL_TRACE,

    __WINE_DBCL_INIT = 7  /* lazy init flag, bit7 */
};

static unsigned char default_flags = (1 << __WINE_DBCL_ERR) | (1 <name, debug_options, nb_debug_options,
                                                    sizeof(debug_options[0]), cmp_name );
        if (opt) return opt->flags;
    }
    /* no option for this channel */
    if (channel->flags & (1 <flags = default_flags;
    return default_flags;
}

​

    仅标记作用的调试通道

    • pid：在每个日志的前面插入当前进程的 ID号，格式：%04x。
    • tid：在每个日志的前面插入当前线程的 ID号，格式：%04x。
    • timestamp：在每个日志的前面插入时间戳，相对系统启动的时间、单位秒、保留3位小数。

    比较特殊的高级调试通道

    • seh：记录所有的异常情况，快速定位程序崩溃地址。
    0009:trace:seh:raise_exception code=c00002b5 flags=0 addr=0xc4194be ip=0c4194be tid=0009
0009:trace:seh:raise_exception  info[0]=00000000
0009:trace:seh:raise_exception  eax=00000006 ebx=0b6f4f58 ecx=08b44020 edx=0033d15c esi=0dfde520 edi=0df80020
0009:trace:seh:raise_exception  ebp=0033d0d0 esp=0033d0c0 cs=0023 ds=002b es=002b fs=0063 gs=006b flags=00210206
​
    • relay：无需修改代码，记录程序调用 Wine 实现的所有 API 的详细参数和返回值。
    ...
0017:Call KERNEL32.CreateFileA(7ea8e936 "CONIN$",c0000000,00000003,00000000,00000003,00000000,00000000) ret=7ea323fd
0017:Ret  KERNEL32.CreateFileA() retval=00000023 ret=7ea323fd
...
​

    • snoop：无需修改代码，记录程序对第三方 native 模块的所有导出函数的调用参数和返回值。

      Snoop 是自己检查 stack 数据和反汇编来探测函数调用约定、参数和返回地址的， 如果探测错了会影响程序的稳定，甚至导致程序崩溃，建议仅在非常规情况下使用。

    ...
trace:snoop:SNOOP_SetupDLL hmod=0x4ae90000, name=gdiplus.dll
0043:CALL MSVCR100_CLR0400.wcscpy_s(04b7c808,0000000c,0033d188 L"gdiplus.dll") ret=79203d6b
0043:RET  MSVCR100_CLR0400.wcscpy_s() retval=00000000 ret=79203d6b
0043:CALL MSVCR100_CLR0400.memset(0033dc9c,00000000,00000010) ret=792bd727
0043:RET  MSVCR100_CLR0400.memset() retval=0033dc9c ret=792bd727
0043:CALL gdiplus.GdiplusStartup() ret=04b8e775
0043:RET  gdiplus.GdiplusStartup(03c00ae0,0033dc9c,0033dcec) retval=00000000 ret=04b8e775
...
0043:CALL gdiplus.GdipCreateFromHWND() ret=04b8e8b3
0043:RET  gdiplus.GdipCreateFromHWND(0004003a,0033e988) retval=00000000 ret=04b8e8b3
...
​

    Relay 和 snoop 的缺点是记录的日志巨大导致程序反应非常慢，只建议在没有任何思路、一筹莫展时使用。

    程序运行中动态开关调试通道

    • 方法1：运行任务管理器(wine taskmgr)，打开“进程”标签页，右键选中进程，在右键菜单里面选中“编辑调试频道”。这个方法只能开关事先在 <span>WINEDEBUG</span>环境变量里面列出的调试通道。
    • 方法2：在 Winedbg 里 attach 指定的 Wine 进程，然后用 set 命令：
    1. set + channel：开启指定通道的所有 fixme/ err/ warn/ trace 日志。
    2. set - channel：关闭指定通道的所有 fixme/ err/ warn/ trace 日志。
    3. set class + channel：开启指定通道的 fixme/ err/ warn/ trace 日志中的某一类。class 替换为 fixme/ err/ warn/ trace 这4个单词中的任意一个。
    4. set class - channel：关闭指定通道的 fixme/ err/ warn/ trace 日志中的某一类。

    Winedbg 的 set 命令也只能设置在 <span>WINEDEBUG</span>已经开启了的调试通道。如果没有在 <span>WINEDEBUG</span>里面定义的，就会提示: <span>Unable to find debug channel xxx</span> 。

    • 方法3：在 Winedbg 里 attach 指定的 Wine 进程，手动修改 <span>debug_options</span>和 <span>nb_debug_options</span>的数据。因为 <span>debug_options</span>是按照调试通道名称字符串比较排序的，所以开启多个通道需要手动排序。这个方法适合运行程序时忘记设置 <span>WINEDEBUG</span>，但是想查看某个调试通道日志时又不想重新运行程序的时候使用。
    Wine-dbg>set + win
Unable to find debug channel win
Wine-dbg>p debug_options[0]
{flags=0, name=""}
Wine-dbg);set debug_options[0].flags=0xf
Wine-dbg>p debug_options[0]
{flags=f, name=""}
Wine-dbg>set debug_options[0].name[0]='w'
Wine-dbg>set debug_options[0].name[1]='i'
Wine-dbg>set debug_options[0].name[2]='n'
Wine-dbg>set debug_options[0].name[3]= 0
Wine-dbg>p debug_options[0]
{flags=f, name="楷n"}
Wine-dbg>p &debug_options[0]
0xf77092d0
Wine-dbg>x /s 0xf77092d1
win
Wine-dbg>p nb_debug_options
0
Wine-dbg>set nb_debug_options=1
​
    • 方法4：一般正式发布的 libwine.so 没有调试符号，就只能反汇编定位 <span>debug_options</span>和 <span>nb_debug_options</span>的地址。
    1. 先查询 __wine_dbg_get_channel_flags 的偏移，readelf -s libwine.so.1.0 | grep __wine_dbg ：
    109: 00005110   206 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 __wine_dbg_set_channel_fl@@WINE_1.0
   166: 00005030   223 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 __wine_dbg_get_channel_fl@@WINE_1.0
   172: 00005390   253 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 __wine_dbg_set_functions@@WINE_1.0
​
    1. 再查询 libwine.so 的基地址得到 __wine_dbg_get_channel_flags 的地址：
    Wine-dbg>info share
Module Address   Debug info Name (23 modules)
...
ELF f75d5000-f778c000 Dwarf           libwine.so.1                    @,/opt/cxoffice/bin/../lib/libwine.so.1
...
​
    1. 接着看 __wine_dbg_get_channel_flags 反汇编：
    Wine-dbg>disass 0xf75d5000+0x5030
0xf75da030 __wine_dbg_get_channel_flags in libwine.so.1: push ebp 
0xf75da031 __wine_dbg_get_channel_flags+0x1 in libwine.so.1: mov ebp, esp 
0xf75da033 __wine_dbg_get_channel_flags+0x3 in libwine.so.1: push edi 
0xf75da034 __wine_dbg_get_channel_flags+0x4 in libwine.so.1: push esi 
0xf75da035 __wine_dbg_get_channel_flags+0x5 in libwine.so.1: push ebx 
0xf75da036 __wine_dbg_get_channel_flags+0x6 in libwine.so.1: call 0xf75d81a0 
0xf75da03b __wine_dbg_get_channel_flags+0xb in libwine.so.1: add ebx, 0x19dfc5 
0xf75da041 __wine_dbg_get_channel_flags+0x11 in libwine.so.1: sub esp, 0x1c 
0xf75da044 __wine_dbg_get_channel_flags+0x14 in libwine.so.1: mov ecx, [ebx+0x134]  --> nb_debug_options
0xf75da04a __wine_dbg_get_channel_flags+0x1a in libwine.so.1: cmp ecx, 0xffffffff 
0xf75da04d __wine_dbg_get_channel_flags+0x1d in libwine.so.1: jz 0xf75da0f0 
0xf75da053 __wine_dbg_get_channel_flags+0x23 in libwine.so.1: test ecx, ecx 
0xf75da055 __wine_dbg_get_channel_flags+0x25 in libwine.so.1: jz 0xf75da0c0 
0xf75da057 __wine_dbg_get_channel_flags+0x27 in libwine.so.1: mov eax, [ebp+0x8] 
0xf75da05a __wine_dbg_get_channel_flags+0x2a in libwine.so.1: mov edi, ecx 
0xf75da05c __wine_dbg_get_channel_flags+0x2c in libwine.so.1: mov dword [ebp-0x1c], 0x0 
0xf75da063 __wine_dbg_get_channel_flags+0x33 in libwine.so.1: add eax, 0x1 
0xf75da066 __wine_dbg_get_channel_flags+0x36 in libwine.so.1: mov [ebp-0x24], eax 
0xf75da069 __wine_dbg_get_channel_flags+0x39 in libwine.so.1: lea eax, [ebx+0x260]  --> debug_options 
0xf75da06f __wine_dbg_get_channel_flags+0x3f in libwine.so.1: mov [ebp-0x28], eax 
0xf75da072 __wine_dbg_get_channel_flags+0x42 in libwine.so.1: jmp 0xf75da07f  __wine_dbg_get_channel_flags+0x4f in libwine.so.1
0xf75d3074 __wine_dbg_get_channel_flags+0x44 in libwine.so.1: lea esi, [esi] 
...
0xf75d81a0: mov ebx, [esp] 
0xf75d81a3: ret 
​

    GCC 习惯通过 ebx 寄存器来引用全局变量，所以 <span>nb_debug_options</span>的地址是：<span>0xf75d303b+0x19dfc5+0x134</span>；<span>debug_options</span>的地址是：<span>0xf75d303b+0x19dfc5+0x260</span>；然后参考方法 2 的 set 命令修改内存即可。

    Relay 调试通道实现原理

    在 LoadLibrary 内部，如果检查到已经开启了 relay 通道，并且已加载 Wine 内建的 DLL 文件，那么就调用 RELAY_SetupDLL 来解析 DLL 的导出函数表（IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT）。对于导出表中的 AddressOfFunctions 数组中的每个条目，先备份原始值，然后将每个条目值修改为可跳转 relay_call 函数的 hack 函数地址。hack 函数在 faked PE 模块中，固定为 24 字节大小，形式如下：

    0x7e7a4210: push esp 
0x7e7a4211: push 0x50000 
0x7e7a4216: call 0x7e7a6a40  __wine_spec_get_pc_thunk_eax in gdi32
0x7e7a421b: lea eax, [eax+0xadd31] 
0x7e7a4221: push eax 
0x7e7a4222: call dword [eax+0x4] --> relay_call 
0x7e7a4225: ret 0x14 
​

    不同的 API 变化的只是里面的数字常量。在 GetProcAddress 内部检查是否开启了 relay 通道，如已开启就调用 RELAY_GetProcAddress 返回 hack 的函数地址。以 user32 模块的GetMenu 举例，返回的 hack 的 GetMenu 函数如下：

    FARPROC RELAY_GetProcAddress( HMODULE module, const IMAGE_EXPORT_DIRECTORY *exports,
                              DWORD exp_size, FARPROC proc, DWORD ordinal, const WCHAR *user )
{
    struct relay_private_data *data;
    const struct relay_descr *descr = (const struct relay_descr *)((const char *)exports + exp_size);

    if (descr->magic != RELAY_DESCR_MAGIC || !(data = descr->private)) return proc;  /* no relay data */
    if (!data->entry_points[ordinal].orig_func) return proc;  /* not a relayed function */
    if (check_from_module( debug_from_relay_includelist, debug_from_relay_excludelist, user ))
        return proc;  /* we want to relay it */
    return data->entry_points[ordinal].orig_func;
}      

Wine-dbg>disass proc
0x7e8d7cf0: push esp 
0x7e8d7cf1: push 0x10130 
0x7e8d7cf6: call 0x7e8dae44  __wine_spec_get_pc_thunk_eax in user32
0x7e8d7cfb: lea eax, [eax+0xd9fcd] 
0x7e8d7d01: push eax 
0x7e8d7d02: call dword [eax+0x4] 
0x7e8d7d05: ret 0x4 
Wine-dbg>p 0x7e8d7cfb+0xd9fcd+0x4     
0x7e9b1ccc
Wine-dbg>x /4x 0x7e9b1ccc
0x7e9b1ccc:  7bc76c2c 7bc77270 00124640 7e8d615d
Wine-dbg>disass 0x7bc76c2c
0x7bc76c2c relay_call in ntdll: push ebp 
0x7bc76c2d relay_call+0x1 in ntdll: mov ebp, esp 
0x7bc76c2f relay_call+0x3 in ntdll: push esi 
0x7bc76c30 relay_call+0x4 in ntdll: push edi 
0x7bc76c31 relay_call+0x5 in ntdll: push ecx 
0x7bc76c32 relay_call+0x6 in ntdll: push dword [ebp+0x10] 
0x7bc76c35 relay_call+0x9 in ntdll: push dword [ebp+0xc] 
0x7bc76c38 relay_call+0xc in ntdll: push dword [ebp+0x8] 
0x7bc76c3b relay_call+0xf in ntdll: call 0x7bc76835  relay_trace_entry [../wine_git/dlls/ntdll/relay.c:334] in ntdll
0x7bc76c40 relay_call+0x14 in ntdll: movzx ecx, byte [ebp+0xe] 
...

​

    原始的 GetMenu 地址：

    Wine-dbg>info local   
0x7bc772f4 RELAY_GetProcAddress+0x75: (0033eac8)
 HMODULE module=0x7e8d0000 (parameter [EBP+8])
 IMAGE_EXPORT_DIRECTORY* exports=0x7e9ad19c (parameter [EBP+12])
 DWORD exp_size=0x4b2c (parameter [EBP+16])
 FARPROC proc=0x7e8d7cf0 (parameter [EBP+20])
 DWORD ordinal=0x130 (parameter [EBP+24])
 WCHAR* user=0x0(nil) (parameter [EBP+28])
 struct relay_private_data* data=0x124640 (local [EBP-12])
 struct relay_descr* descr=0x7e9b1cc8 (local [EBP-16])
Wine-dbg>p *descr
{magic=0xdeb90001, relay_call=0x7bc76c2c, relay_call_regs=0x7bc77270,
    private=0x124640, entry_point_base="恌怲h", entry_point_offsets=0x7e9744f8, arg_types=0x7e975048}
Wine-dbg>x /14x 0x124640  
0x00124640:  7e8d0000 00000001 72657375 00003233
0x00124650:  00000000 00000000 00000000 00000000
0x00124660:  00000000 00000000 00000000 00000000
0x00124670:  7e913010 7e9aee17
Wine-dbg>x /10x 0x00124670+0x130*8
0x00124ff0:  7e928890 7e9b018c 7e92c6d0 7e9b0194
0x00125000:  7e927fc0 7e9b01a3 7e92cc30 7e9b01be
0x00125010:  7e92b680 7e9b01d3
Wine-dbg>x /10c 0x7e9b018c
0x7e9b018c:  G e t M e n u   G e
Wine-dbg>disass 0x7e928890
0x7e928890 GetMenu [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: lea ecx, [esp+0x4] 
0x7e928894 GetMenu+0x4 [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: and esp, 0xfffffff0 
0x7e928897 GetMenu+0x7 [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: push dword [ecx-0x4] 
0x7e92889a GetMenu+0xa [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: push ebp 
0x7e92889b GetMenu+0xb [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: mov ebp, esp 
0x7e92889d GetMenu+0xd [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: push edi 
0x7e92889e GetMenu+0xe [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: push esi 
0x7e92889f GetMenu+0xf [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: push ebx 
0x7e9288a0 GetMenu+0x10 [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: push ecx 
0x7e9288a1 GetMenu+0x11 [../wine_git/dlls/user32/menu.c:4208] in user32: call 0x7e8d5b60  __x86.get_pc_thunk.bx in user32
...
​

    Relay_call 里面调用 relay_trace_entry/relay_trace_exit 来记录函数的进和出，以及调用真实的API。

    Snoop 调试通道的实现原理

    • 在 LoadLibrary 内部检查到已开启 snoop 通道并且加载了 native 的 DLL，就调用 SNOOP_SetupDLL 解析 DLL 的导出函数，对每个导出函数动态分配一块可读写和执行的 hack 内存。
    • 在 GetProcAddress 内部检查到已开启 snoop 通道，就调用 SNOOP_GetProcAddress，对 hack 内存填充一个可以跳到 SNOOP_Entry 函数的 jmp 指令，然后返回这个 hack 内存块的首地址。
    • SNOOP_Entry 探测函数的返回地址、调用约定、调用参数，打印出来，然后把当前 EIP 设置成真实的导出函数，把返回地址设置为 SNOOP_Return。

    结束

    解决实际问题的时候， 我们先收集日志，然后重点看 err:、fixme:、seh: 的日志，一般能从中找到问题的相关线索。

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