Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
디버깅 기술: 193. Windbg - ThreadStatic 필드 값을 조사하는 방법 [링크 복사], [링크+제목 복사]
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정성태 (techsharer at outlook.com)
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디버깅 기술: 112. windbg - 닷넷 메모리 덤프에서 전역 객체의 내용을 조사하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11460

디버깅 기술: 115. windbg - 닷넷 메모리 덤프에서 정적(static) 필드 값을 조사하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11487

.NET Framework: 957. C# - static 필드의 정보가 GC Heap에 저장될까요?
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12387

디버깅 기술: 182. windbg - 닷넷 메모리 덤프에서 AppDomain에 걸친 정적(static) 필드 값을 조사하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13004

디버깅 기술: 193. Windbg - ThreadStatic 필드 값을 조사하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13414




Windbg - ThreadStatic 필드 값을 조사하는 방법

예전 글에서,

windbg - 닷넷 메모리 덤프에서 정적(static) 필드 값을 조사하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11487

정적 필드까지는 알아봤었는데요, 그렇다면 Thread마다 고유한 (이름만 비슷할 뿐 전혀 다른 성격의 저장소인) ThreadStatic인 경우에는 어떨까요?

테스트를 위해 다음과 같이 코드를 만들고,

namespace ConsoleApp1;

internal class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        CreateObject();
        GC.Collect();
        GC.Collect();

        Console.ReadLine();
    }

    private static void CreateObject()
    {
        MyClass.TlsRef = new Program();
        MyClass.TlsValue = 0xFF_EE_DD_CC_BB_AA_00_99;
        MyClass.StaticValue = 0x_AA_BB_CC_DD;
    }
}

class MyClass
{
    [ThreadStatic]
    public static Program? TlsRef;

    [ThreadStatic]
    public static ulong TlsValue;

    public static uint StaticValue;
}

실행한 다음, windbg로 attach 시켜 다음과 같이 static 변수를 덤프했던 경험을 살려 추적했더니,

0:014> !name2ee ConsoleApp1.dll!ConsoleApp1.MyClass
Module:      00007ffcba7fcf48
Assembly:    ConsoleApp1.dll
Token:       0000000002000007
MethodTable: 00007ffcba96cb38
EEClass:     00007ffcba94ed78
Name:        ConsoleApp1.MyClass

0:014> !DumpClass /d 00007ffcba94ed78
Class Name:      ConsoleApp1.MyClass
mdToken:         0000000002000007
File:            C:\temp\ConsoleApp1\bin\Debug\net7.0\ConsoleApp1.dll
Parent Class:    00007ffcba570e98
Module:          00007ffcba7fcf48
Method Table:    00007ffcba96cb38
Vtable Slots:    4
Total Method Slots:  5
Class Attributes:    100000  
NumInstanceFields:   0
NumStaticFields:     3
NumThreadStaticFields: 2
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
00007ffcba6cfc50  4000006       40        System.UInt32  1   static       2864434397 StaticValue
00007ffcba7feff8  4000004        0  ConsoleApp1.Program  0 TLstatic  TlsRef
    >> Thread:Value 8bcc:000001aac840df68 <<
00007ffcba6e3cf0  4000005       20        System.UInt64  1 TLstatic  TlsValue
    >> Thread:Value 8bcc:18441921395520307353 <<

오호... 이전의 static 변수 확인과 동일하게 잘 나옵니다. ^^

8bcc:000001aac840df68
 ==> 8bcc OS 스레드에 속한 값 000001aac840df68 == Program 인스턴스의 GC Heap 주소

8bcc:18441921395520307353
 ==> 16진수로 0xFFEEDDCCBBAA0099




여기서 재미있는 건, TLS도 역시 GC 입장에서는 root에 해당하는데요, 따라서 TLS 변수가 값 형식을 담고 있을 때는 GC 입장에서 관심 대상이 아니지만 참조 형식을 담고 있을 때는 GC가 반드시 관여를 해야 합니다.

즉, 위와 같은 경우에 TlsRef 변수에 Program 타입의 인스턴스를 가리키게 했는데요, 그렇다면 해당 인스턴스는 스레드가 종료될 때까지는 GC가 되어서는 안 됩니다.

실제로 해당 개체가 아직 살아 있는지 다음과 같이 확인해 볼 수 있습니다.

0:014> !dumpheap -type ConsoleApp1.Program
         Address               MT           Size
    01aac840df68     7ffcba7feff8             24 

Statistics:
          MT Count TotalSize Class Name
7ffcba7feff8     1        24 ConsoleApp1.Program
Total 1 objects, 24 bytes

편의상 1개의 개체만 만들었으므로 쉽게 판별할 수 있는데요, ^^ 이것의 root 개체가 무엇인지 보면,

0:014> !gcroot 01aac840df68
Caching GC roots, this may take a while.
Subsequent runs of this command will be faster.

HandleTable:
    000001aac5501358 (strong handle)
          -> 01aac840df80     System.Object[] 
          -> 01aac840df68     ConsoleApp1.Program 

Found 1 unique roots.

특이하게도 "strong handle" 성격의 HandleTable에 등록돼 있습니다. 전체 핸들 테이블은 !gchandles로 확인할 수 있는데,

0:014> !gchandles
          Handle Type                  Object     Size             Data Type
000001AAC5501178 WeakShort   000001aaca811860       40                  System.Buffers.TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool`1[[System.Byte, System.Private.CoreLib]]
...[생략]...
000001AAC55011F8 WeakShort   000001aac840c260       72                  System.Threading.Thread
000001AAC5501798 WeakLong    000001aaca811168      152                  System.RuntimeType+RuntimeTypeCache
...[생략]...
000001AAC55017F8 WeakLong    000001aac8409b68       64                  Interop+Advapi32+EtwEnableCallback
000001AAC5501318 Strong      000001aaca812fe8      144                  System.Object[]
000001AAC5501320 Strong      000001aaca808320       72                  System.Threading.Thread
000001AAC5501328 Strong      000001aaca811ac0       32                  System.Object[]
000001AAC5501330 Strong      000001aaca806d20       72                  System.Threading.Thread
000001AAC5501338 Strong      000001aaca8067c8       72                  System.Threading.Thread
000001AAC5501340 Strong      000001aaca808020      144                  System.Object[]
000001AAC5501348 Strong      000001aaca806020       72                  System.Threading.Thread
000001AAC5501350 Strong      000001aac5c08400     2072                  System.Object[]
000001AAC5501358 Strong      000001aac840df80       32                  System.Object[]
000001AAC5501360 Strong      000001aac5c04428    16344                  System.Object[]
000001AAC5501368 Strong      000001aac8412fe8      144                  System.Object[]
000001AAC5501370 Strong      000001aac840ea90       72                  System.Threading.Thread
...[생략]...
000001AAC55015F0 Pinned      000001aaca812988       25                  System.Byte[]
000001AAC55015F8 Pinned      000001aac8400200       24                  System.Object
000001AAC5501BF0 Dependent   000001aaca8121d0      456 0000000000000000 System.Buffers.TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool`1+ThreadLocalArray[[System.Byte, System.Private.CoreLib]][]
000001AAC5501BF8 Dependent   000001aac840bb48      456 0000000000000000 System.Buffers.TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool`1+ThreadLocalArray[[System.Char, System.Private.CoreLib]][]
000001AAC5501DF0 AsyncPinned 000001aaca812aa0       72                  System.Threading.OverlappedData
000001AAC5501DF8 AsyncPinned 000001aaca811d50       72                  System.Threading.OverlappedData

Statistics:
              MT    Count    TotalSize Class Name
00007ffcba5793b8        1           24 System.Object
...[생략]...
00007ffcba69aa68       14        36792 System.Object[]
Total 60 objects

Handles:
    Strong Handles:       27
    Pinned Handles:       2
    Async Pinned Handles: 2
    Weak Long Handles:    12
    Weak Short Handles:   15
    Dependent Handles:    2
... GCHandle type. Only 4 types are exposed this way: Normal, Pinned, Weak and WeakTrackResurrection
...
Weak and WeakTrackResurrection types are internally called short and long weak handles

보는 바와 같이 Strong 타입의 유형으로 000001AAC5501358 위치에 System.Object[] 인스턴스로 000001aac840df80 값을 담고 있습니다. 따라서 (만약 gcroot 명령어가 없었다고 해도) 모든 GC Handle Table의 Strong 유형에 해당하는 값을 대상으로 다음과 같은 식으로 조사하다 보면 운이 좋게 우리가 찾고 있는 개체를 참조하고 있는 항목을 발견할 수 있습니다.

0:014> dq 000001AAC5501358 L1
000001aa`c5501358  000001aa`c840df80

0:014> !DumpArray /d 000001aa`c840df80
Name:        System.Object[]
MethodTable: 00007ffcba69aa68
EEClass:     00007ffcba69a9d0
Size:        32(0x20) bytes
Array:       Rank 1, Number of elements 1, Type CLASS
Element Methodtable: 00007ffcba5793b8
[0] 000001aac840df68

0:014> !do 000001aac840df68
Name:        ConsoleApp1.Program
MethodTable: 00007ffcba7feff8
EEClass:     00007ffcba7dfd98
Tracked Type: false
Size:        24(0x18) bytes
File:        C:\temp\ConsoleApp1\bin\Debug\net7.0\ConsoleApp1.dll
Fields:
None




여기서 또 재미있는 것은, GC Handle Table의 위치입니다. !gchandles의 결과로 출력되는 항목 중 가장 첫 번째와 마지막의 주솟값은,

0:014> !gchandles
          Handle Type                  Object     Size             Data Type
000001AAC5501178 WeakShort   000001aaca811860       40                  System.Buffers.TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool`1[[System.Byte, System.Private.CoreLib]]
...[생략]...
000001AAC5501DF8 AsyncPinned 000001aaca811d50       72                  System.Threading.OverlappedData

000001AAC5501178 ~ 000001AAC5501DF8 범위인데, 이 영역은 GC Heap의 어떤 정보에도 속하지 않습니다.

0:014> !eeheap
Loader Heap:
----------------------------------------
System Domain:        7ffd1a585f70
LowFrequencyHeap:     7ffcbaa10000(10000:a000) ...[생략]... 7ffcba570000(3000:1000) Size: 0x10a000 (1089536) bytes total, 0x3000 (12288) bytes wasted.
HighFrequencyHeap:    7ffcbaa20000(10000:f000) ...[생략]... (1265664) bytes total, 0x3000 (12288) bytes wasted.
StubHeap:             7ffcba57d000(3000:1000) Size: 0x1000 (4096) bytes total.
IndirectionCellHeap:  7ffcba580000(6000:1000) Size: 0x1000 (4096) bytes total.
LookupHeap:           7ffcba58f000(4000:1000) Size: 0x1000 (4096) bytes total.
ResolveHeap:          7ffcba5c4000(57000:1000) Size: 0x1000 (4096) bytes total.
DispatchHeap:         7ffcba593000(31000:1000) Size: 0x1000 (4096) bytes total.
CacheEntryHeap:       7ffcba586000(9000:1000) Size: 0x1000 (4096) bytes total.
Total size:           Size: 0x245000 (2379776) bytes total, 0x6000 (24576) bytes wasted.
----------------------------------------
Domain 1:             01aac3a8d640
No unique loader heaps found.
----------------------------------------
JIT Manager:          01aac3a8fcd0
LoaderCodeHeap:       7ffcba730000(80000:a000) Size: 0xa000 (40960) bytes total.
Total size:           Size: 0xa000 (40960) bytes total.
----------------------------------------

========================================
Number of GC Heaps: 1
----------------------------------------
Small object heap
         segment            begin        allocated        committed allocated size   committed size  
generation 0:
    01ead984f950     01aaca800020     01aaca814fe8     01aaca821000 0x14fc8 (85960)  0x21000 (135168)
generation 1:
    01ead984f1c0     01aac7c00020     01aac7c00020     01aac7c11000                  0x11000 (69632) 
generation 2:
    01ead984f320     01aac8400020     01aac84132e0     01aac8421000 0x132c0 (78528)  0x21000 (135168)
Large object heap
         segment            begin        allocated        committed allocated size   committed size  
    01ead984f3d0     01aac8800020     01aac8800020     01aac8801000                  0x1000 (4096)   
Pinned object heap
         segment            begin        allocated        committed allocated size   committed size  
    01ead984ec40     01aac5c00020     01aac5c08c18     01aac5c11000 0x8bf8 (35832)   0x11000 (69632) 
------------------------------
GC Allocated Heap Size:    Size: 0x30e80 (200320) bytes.
GC Committed Heap Size:    Size: 0x65000 (413696) bytes.

Total bytes consumed by CLR: 0x2b4000 (2834432)

출력 결과에 따라 짐작해 보면, 가장 앞서 있는 "Pinned object heap" 영역이 01aac5c00020이라고 나오므로 (GC Handle의 범위인) 000001AAC5501178 ~ 000001AAC5501DF8은 그것보다 앞선 영역에 특별하게 할당돼 있는 것입니다.

암튼, GC도 참... 어지간히 꽤나 많은 일을 하는 것 같습니다. ^^




마지막으로, 위의 경우에는 운이 좋았는지 DumpClass의 결과에 ThreadStatic 변수의 내용이 함께 출력되었지만, 이게 언제나 가능한 것은 아닙니다. 일례로, 예제를 다음과 같은 식으로 바꿨더니,

namespace ConsoleApp1;

internal class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MyClass.Obj = new Program();
        MyClass.N1 = 1;
        MyClass.N2 = 2;
        MyClass.N3 = 3;
        MyClass.N4 = 4;
        MyClass.N5 = 5;
        MyClass.N6 = 6;
        MyClass.N7 = 7;

        Console.ReadLine();
    }
}

class MyClass
{
    [ThreadStatic]
    public static Program? Obj;

    [ThreadStatic]
    public static int N1;

    [ThreadStatic]
    public static long N2;

    [ThreadStatic]
    public static int N3;

    [ThreadStatic]
    public static int N4;

    [ThreadStatic]
    public static int N5;

    [ThreadStatic]
    public static int N6;

    [ThreadStatic]
    public static int N7;
}

아래와 같은 식으로 windbg가 출력을 했습니다.

0:015> !DumpClass /d 00007ffcba94edd8
Class Name:      ConsoleApp1.MyClass
mdToken:         0000000002000007
File:            C:\temp\ConsoleApp1\bin\Debug\net7.0\ConsoleApp1.dll
Parent Class:    00007ffcba580e98
Module:          00007ffcba80cf48
Method Table:    00007ffcba976b28
Vtable Slots:    4
Total Method Slots:  5
Class Attributes:    100000  
NumInstanceFields:   0
NumStaticFields:     8
NumThreadStaticFields: 8
              MT    Field   Offset                 Type VT     Attr            Value Name
00007ffcba80ef98  4000004        0  ConsoleApp1.Program  0 TLstatic  Obj
    >> Thread:Value <<
00007ffcba6ae8d0  4000005       28         System.Int32  1 TLstatic  N1
    >> Thread:Value <<
00007ffcba6f2058  4000006       20         System.Int64  1 TLstatic  N2
    >> Thread:Value <<
00007ffcba6ae8d0  4000007       2c         System.Int32  1 TLstatic  N3
    >> Thread:Value <<
00007ffcba6ae8d0  4000008       30         System.Int32  1 TLstatic  N4
    >> Thread:Value <<
00007ffcba6ae8d0  4000009       34         System.Int32  1 TLstatic  N5
    >> Thread:Value <<
00007ffcba6ae8d0  400000a       38         System.Int32  1 TLstatic  N6
    >> Thread:Value <<
00007ffcba6ae8d0  400000b       3c         System.Int32  1 TLstatic  N7
    >> Thread:Value <<

보다시피 ">> Thread:Value <<" 문자열만 출력될 뿐 실제 값은 나오지 않고 있는 것입니다. 이와 관련해 검색해 보면,

Inspecting thread static value for generic class failed in SOS
; https://github.com/dotnet/diagnostics/issues/818

제네릭 유형인 경우에도 값이 안 나온다는 정도의 이슈만 나옵니다. 뭔가, ThreadStatic 값을 가져오는 코드가 그다지 매끄럽게 작성된 것은 아닌 듯합니다.

따라서, 아마도 실제 응용 프로그램의 덤프에서 ThreadStatic 값을 확인할 수 있는 경우는 쉽지 않을 것입니다. 그래도 값 형식이 아닌, 참조 형식인 경우라면 그나마 Handle Table을 뒤져 보거나, gcroot를 이용해 유추할 수 있는 정도로 유추는 할 수 있습니다.




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 4/5/2024]

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13470정성태12/2/20232466닷넷: 2178. C# - .NET 8부터 COM Interop에 대한 자동 소스 코드 생성 도입파일 다운로드1
13469정성태12/1/20232176닷넷: 2177. C# - (Interop DLL 없이) CoClass를 이용한 COM 개체 생성 방법파일 다운로드1
13468정성태12/1/20232170닷넷: 2176. C# - .NET Core/5+부터 달라진 RCW(Runtime Callable Wrapper) 대응 방식파일 다운로드1
13467정성태11/30/20232149오류 유형: 882. C# - Unhandled exception. System.Runtime.InteropServices.COMException (0x800080A5)파일 다운로드1
13466정성태11/29/20232372닷넷: 2175. C# - DllImport 메서드의 AOT 지원을 위한 LibraryImport 옵션
13465정성태11/28/20232102개발 환경 구성: 689. MSBuild - CopyToOutputDirectory가 "dotnet publish" 시에는 적용되지 않는 문제파일 다운로드1
13464정성태11/28/20232205닷넷: 2174. C# - .NET 7부터 UnmanagedCallersOnly 함수 export 기능을 AOT 빌드에 통합파일 다운로드1
13463정성태11/27/20232092오류 유형: 881. Visual Studio - NU1605: Warning As Error: Detected package downgrade
13462정성태11/27/20232139오류 유형: 880. Visual Studio - error CS0246: The type or namespace name '...' could not be found
13461정성태11/26/20232205닷넷: 2173. .NET Core 3/5+ 기반의 COM Server를 registry 등록 없이 사용하는 방법파일 다운로드1
13460정성태11/26/20232164닷넷: 2172. .NET 6+ 기반의 COM Server 내에 Type Library를 내장하는 방법파일 다운로드1
13459정성태11/26/20232190닷넷: 2171. .NET Core 3/5+ 기반의 COM Server를 기존의 regasm처럼 등록하는 방법파일 다운로드1
13458정성태11/26/20232193닷넷: 2170. .NET Core/5+ 기반의 COM Server를 tlb 파일을 생성하는 방법(tlbexp)
13457정성태11/25/20232143VS.NET IDE: 187. Visual Studio - 16.9 버전부터 추가된 "Display inline type hints" 옵션
13456정성태11/25/20232438닷넷: 2169. C# - OpenAI를 사용해 PDF 데이터를 대상으로 OpenAI 챗봇 작성 [1]파일 다운로드1
13455정성태11/25/20232320닷넷: 2168. C# - Azure.AI.OpenAI 패키지로 OpenAI 사용파일 다운로드1
13454정성태11/23/20232656닷넷: 2167. C# - Qdrant Vector DB를 이용한 Embedding 벡터 값 보관/조회 (Azure OpenAI) [1]파일 다운로드1
13453정성태11/23/20232204오류 유형: 879. docker desktop 설치 시 "Invalid JSON string. (Exception from HRESULT: 0x83750007)"
13452정성태11/22/20232289닷넷: 2166. C# - Azure OpenAI API를 이용해 사용자가 제공하는 정보를 대상으로 검색하는 방법파일 다운로드1
13451정성태11/21/20232419닷넷: 2165. C# - Azure OpenAI API를 이용해 ChatGPT처럼 동작하는 콘솔 응용 프로그램 제작파일 다운로드1
13450정성태11/21/20232241닷넷: 2164. C# - Octokit을 이용한 GitHub Issue 검색파일 다운로드1
13449정성태11/21/20232338개발 환경 구성: 688. Azure OpenAI 서비스 신청 방법
13448정성태11/20/20232616닷넷: 2163. .NET 8 - Dynamic PGO를 결합한 성능 향상파일 다운로드1
13447정성태11/16/20232480닷넷: 2162. ASP.NET Core 웹 사이트의 SSL 설정을 코드로 하는 방법
13446정성태11/16/20232415닷넷: 2161. .NET Conf 2023 - Day 1 Blazor 개요 정리
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