GC终结标记 SuspendEE 是怎么回事

技术分享 1年前 (2024-08-22) 0 999+

一：背景

1. 讲故事

写这篇是起源于训练营里有位朋友提到了一个问题，在 !t -special 输出中有一个 SuspendEE 字样，这个字样在 coreclr 中怎么弄的？输出如下：

 0:000> !t -special ThreadCount:      3 UnstartedThread:  0 BackgroundThread: 2 PendingThread:    0 DeadThread:       0 Hosted Runtime:   no                                                                                                             Lock    DBG   ID     OSID ThreadOBJ           State GC Mode     GC Alloc Context                  Domain           Count Apt Exception    0    1     4ab0 000001CC44E5C490    2a020 Cooperative 0000000000000000:0000000000000000 000001cc44e520d0 -00001 MTA (GC)    11    2     19d8 000001CC44E84700    21220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001cc44e520d0 -00001 Ukn (Finalizer)    12    3     6668 000001CC44ED4520    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001cc44e520d0 -00001 MTA             OSID Special thread type         0 4ab0 SuspendEE         10 3b6c DbgHelper         11 19d8 Finalizer

哈哈，其实我特别能理解，很多人学了高级调试之后好奇心会爆棚，看啥都想探究底层，有一种技术上的重生，这篇我们就好好聊一聊。

二：WinDbg 分析

1. SuspendEE 标记是什么

这个单词全称为 Suspend Engine Execution，即 冻结执行引擎 ，那冻结执行引擎的入口方法在哪里呢？这个考验着你对GC运作骨架图的认识，在 coreclr 源码中有一个骨架图，简化后如下：

      GarbageCollectGeneration()      {          SuspendEE();          garbage_collect();          RestartEE();      }            garbage_collect()      {          generation_to_condemn();          gc1();      }

上面的 SuspendEE() 即 SOS 中的 SuspendEE 标记的入口函数，接下来我们深入探究下这个方法。

2. SuspendEE 到底做了什么

如果你仔细阅读过 SuspendEE() 方法的源代码，你会发现核心枚举变量是 ThreadType_DynamicSuspendEE，它起到了定乾坤的作用，参考代码如下：

 thread_local size_t t_ThreadType;  void ThreadSuspend::SuspendEE(SUSPEND_REASON reason) {     // set tls flags for compat with SOS     ClrFlsSetThreadType(ThreadType_DynamicSuspendEE); }  void ClrFlsSetThreadType(TlsThreadTypeFlag flag) {     t_ThreadType |= flag;      gCurrentThreadInfo.m_EETlsData = (void**)&t_ThreadType - TlsIdx_ThreadType; }  enum PredefinedTlsSlots {     TlsIdx_ThreadType = 11 // bit flags to indicate special thread's type };  enum TlsThreadTypeFlag // flag used for thread type in Tls data {     ThreadType_DynamicSuspendEE = 0x00000020, }

从上面的代码中可以看到 t_ThreadType 是一个 C++ 级的线程本地存储，意味着每一个线程都有其备份，同时它也是 SuspendEE 标记的核心来源，如果 m_EETlsData 的第 11号槽位为 0x20 的时候， SuspendEE 标记就会被成功打下，并且可以通过 gCurrentThreadInfo.m_EETlsData 变量去跟踪来源，有了这么多信息之后，接下来就可以代码验证了。

三：案例验证

1. 一段测试代码

代码非常简单，就是一个简单的手工 GC触发。

     internal class Program     {         static void Main(string[] args)         {             Debugger.Break();              GC.Collect();              Console.ReadLine();         }     }

接下来使用 windbg 在入口的 SuspendEE 方法上下断点 bp coreclr!ThreadSuspend::SuspendEE 观察，截图如下：

一旦将 ThreadType_DynamicSuspendEE=0x20 赋值之后，接下来用 windbg 去做个验证。

 0:000> x coreclr!*gCurrentThreadInfo* 000001a1`668ee8c0 coreclr!gCurrentThreadInfo = struct ThreadLocalInfo  0:000> dx -id 0,0 -r1 (*((coreclr!ThreadLocalInfo *)0x1a1668ee8c0)) (*((coreclr!ThreadLocalInfo *)0x1a1668ee8c0))                 [Type: ThreadLocalInfo]     [+0x000] m_pThread        : 0x1a166902e50 [Type: Thread *]     [+0x008] m_pAppDomain     : 0x1a166948b40 [Type: AppDomain *]     [+0x010] m_EETlsData      : 0x1a1668ee880 [Type: void * *]  0:000> dp 0x1a1668ee880 000001a1`668ee880  00000000`00000000 00000000`00000000 000001a1`668ee890  00000000`00000000 00000000`00000000 000001a1`668ee8a0  00000000`00000000 00000000`00000000 000001a1`668ee8b0  00000000`00000000 00000000`00000000 000001a1`668ee8c0  000001a1`66902e50 000001a1`66948b40 000001a1`668ee8d0  000001a1`668ee880 00000000`00000020

从上面输出可以看到 000001a1668ee8d0+0x8 地址的内容已经被成功种下，相信这时候 !t -special 也能拿到标记了。

 0:000> !t -special                                                                                                             Lock    DBG   ID     OSID ThreadOBJ           State GC Mode     GC Alloc Context                  Domain           Count Apt Exception    0    1     640c 000001A166902E50    2a020 Preemptive  000001A16B0094A8:000001A16B00A5B8 000001a166948b40 -00001 MTA (GC)    11    2     3e50 000001A16692B2D0    21220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001a166948b40 -00001 Ukn (Finalizer)    12    3     6a24 000001A16699F8F0    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001a166948b40 -00001 MTA       OSID Special thread type         0 640c SuspendEE         10 76b0 DbgHelper         11 3e50 Finalizer

那这个 0x20 什么时候被拿掉呢? 这个在源码中也能找到相应的答案，继续 go 运行，输出如下：

 void ClrFlsClearThreadType(TlsThreadTypeFlag flag) {     t_ThreadType &= ~flag; }  0:012> dp 0x1a1668ee880 000001a1`668ee880  00000000`00000000 00000000`00000000 000001a1`668ee890  00000000`00000000 00000000`00000000 000001a1`668ee8a0  00000000`00000000 00000000`00000000 000001a1`668ee8b0  00000000`00000000 00000000`00000000 000001a1`668ee8c0  000001a1`66902e50 000001a1`66948b40 000001a1`668ee8d0  000001a1`668ee880 00000000`00000000

当然如果你去寻找 sos 的源码实现，也会找到相应的答案。

 HRESULT PrintSpecialThreads() {     ...     if (ThreadType & ThreadType_DynamicSuspendEE)     {         type += "SuspendEE ";     }     ...     return Status; }