Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
닷넷: 2290. C# - 간이 dotnet-dump 프로그램 만들기 [링크 복사], [링크+제목 복사],
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글쓴 사람
정성태 (seongtaejeong at gmail.com)
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(시리즈 글이 2개 있습니다.)
닷넷: 2289. "dotnet-dump ps" 명령어가 닷넷 프로세스를 찾는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13703

닷넷: 2290. C# - 간이 dotnet-dump 프로그램 만들기
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13704




C# - 간이 dotnet-dump 프로그램 만들기

이전에 설명한 대로,

"dotnet-dump ps" 명령어가 닷넷 프로세스를 찾는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13703

dotnet-dump는 대상 프로세스가 열어놓은 IPC 채널(윈도우: 파이프, 리눅스/MAC: Unix Domain 소켓)을 통해 메모리 덤프를 합니다. github repo에 있는 WriteDump 메서드에 그 과정이 나오는데요,

// .\Microsoft.Diagnostics.NETCore.Client\DiagnosticsClient\DiagnosticsClient.cs
// https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/core/diagnostics/microsoft-diagnostics-netcore-client

public void WriteDump(DumpType dumpType, string dumpPath, WriteDumpFlags flags)
{
    IpcMessage request = CreateWriteDumpMessage(DumpCommandId.GenerateCoreDump3, dumpType, dumpPath, flags);
    IpcMessage response = IpcClient.SendMessage(_endpoint, request);
    if (!ValidateResponseMessage(response, "Write dump", ValidateResponseOptions.UnknownCommandReturnsFalse | ValidateResponseOptions.ErrorMessageReturned))
    {
        request = CreateWriteDumpMessage(DumpCommandId.GenerateCoreDump2, dumpType, dumpPath, flags);
        response = IpcClient.SendMessage(_endpoint, request);
        if (!ValidateResponseMessage(response, "Write dump", ValidateResponseOptions.UnknownCommandReturnsFalse))
        {
            if ((flags & ~WriteDumpFlags.LoggingEnabled) != 0)
            {
                throw new ArgumentException($"Only {nameof(WriteDumpFlags.LoggingEnabled)} flag is supported by this runtime version", nameof(flags));
            }
            request = CreateWriteDumpMessage(dumpType, dumpPath, logDumpGeneration: (flags & WriteDumpFlags.LoggingEnabled) != 0);
            response = IpcClient.SendMessage(_endpoint, request);
            ValidateResponseMessage(response, "Write dump");
        }
    }
}

internal enum DumpCommandId : byte
{
    GenerateCoreDump = 0x01,
    GenerateCoreDump2 = 0x02,
    GenerateCoreDump3 = 0x03,
}

이렇게 GenerateCoreDump3 명령어에 해당하는 메시지를 IPC 채널로 전송한 후, 실패하면 다시 GenerateCoreDump2, 또다시 실패하면 GenerateCoreDump 메시지를 보내게 됩니다. 그러니까, dotnet-dump 자체가 메모리 덤프를 위해 하는 일은 대상 프로세스 스스로 덤프를 뜨도록 신호를 보내는 것뿐이 없습니다.

따라서, 그 과정만 대충 흉내 내면 우리도 dotnet-dump와 유사한 프로그램을 만들 수 있는데요, 실제로 구현을 해보겠습니다. ^^




우선, Dump 하라는 명령어의 구조는 이런 식입니다.

- [byte] CommandSet
- [byte] CommandId
- [byte 배열] Payload 
    - [string] DumpPath
    - [uint] DumpType
    - [uint] Flags

Payload의 구성부터 해볼 텐데요, 간단하게 다음과 같이 처리할 수 있습니다.

DumpCommandId commandId = DumpCommandId.GenerateCoreDump;
byte[] payload = GetPayload(dumpPath, DumpType.Full, 0);

private static byte[] GetPayload(string path, DumpType dumpType, WriteDumpFlags flags)
{
    string data1 = path;
    uint data2 = (uint)dumpType;
    uint data3 = (uint)flags;

    using (MemoryStream stream = new())
    using (BinaryWriter writer = new(stream))
    {
        writer.WriteString(data1);
        writer.Write(data2);
        writer.Write(data3);

        writer.Flush();
        return stream.ToArray();
    }
}

그리고 위의 Payload를 담은 메시지는 대략 이렇게 구성할 수 있습니다.

IpcDiagnosticsMessage msg = new IpcDiagnosticsMessage(DiagnosticsServerCommandSet.Dump, commandId, payload);

public class IpcDiagnosticsMessage
{
    byte _commandSet;
    byte _command;
    public byte CommandId => _command;

    byte[] _payload;
    public byte[] Payload => _payload;

    public IpcDiagnosticsMessage(DiagnosticsServerCommandSet commandSet, DumpCommandId command, byte[] payload)
    {
        _commandSet = (byte)commandSet;
        _command = (byte)command;
        _payload = payload;
    }
}

자, 그럼 저 메시지를 (윈도우의 경우) NamedPipe로 전송하면 되는데요, 이를 위해 NamedPipeClientStream으로 대상 프로세스의 Pipe에 연결하고,

int processId = ...[닷넷 프로세스 ID]...;

string pipeName = $"dotnet-diagnostic-{processId}";
NamedPipeClientStream namedPipe = new(
                    ".",
                    pipeName,
                    PipeDirection.InOut,
                    PipeOptions.None,
                    TokenImpersonationLevel.Impersonation);
namedPipe.Connect();

이후 IpcDiagnosticsMessage를 직렬화해 Stream에 쓰고(Request), 응답(Response)을 받습니다.

SendMessage(namedPipe, msg);
IpcDiagnosticsMessage response = ReceiveResponse(namedPipe);

private static void SendMessage(NamedPipeClientStream namedPipe, IpcDiagnosticsMessage msg)
{
    byte[] packet = msg.Serialize();
    namedPipe.Write(packet, 0, packet.Length);
}

private static IpcDiagnosticsMessage ReceiveResponse(NamedPipeClientStream namedPipe)
{
    using (BinaryReader reader = new(namedPipe, Encoding.UTF8, true))
    {
        return IpcDiagnosticsMessage.Parse(reader);
    }
}

public class IpcDiagnosticsMessage
{
    public const ushort HeaderSizeInBytes = 20;
    private const ushort MagicSizeInBytes = 14;
    public byte[] Magic = DotnetIpcV1; // byte[14] in native code
    public static byte[] DotnetIpcV1 => Encoding.ASCII.GetBytes("DOTNET_IPC_V1" + '\0');

    // ...[생략]...

    public byte[] Serialize()
    {
        byte[]? serializedData = null;

        ushort packetSize = checked((ushort)(HeaderSizeInBytes + _payload.Length));
        byte[] headerBytes = SerializeHeader(packetSize);

        using (MemoryStream stream = new())
        using (BinaryWriter writer = new(stream))
        {
            writer.Write(headerBytes);
            writer.Write(_payload);
            writer.Flush();
            serializedData = stream.ToArray();
        }

        return serializedData;
    }

    byte[] SerializeHeader(ushort packetSize)
    {
        using (MemoryStream stream = new())
        using (BinaryWriter writer = new(stream))
        {
            writer.Write(Magic);
            Debug.Assert(Magic.Length == MagicSizeInBytes);
            writer.Write(packetSize);
            writer.Write(_commandSet);
            writer.Write(_command);
            writer.Write((ushort)0x0000);
            writer.Flush();
            return stream.ToArray();
        }
    }

    public static IpcDiagnosticsMessage Parse(BinaryReader reader)
    {
        byte[] magic = reader.ReadBytes(14);
        ushort size = reader.ReadUInt16();
        byte commandSet = reader.ReadByte();
        byte commandId = reader.ReadByte();
        ushort reserved = reader.ReadUInt16();

        byte[] payload = reader.ReadBytes(size - HeaderSizeInBytes);

        return new IpcDiagnosticsMessage((DiagnosticsServerCommandSet)commandSet, (DumpCommandId)commandId, payload);
    }
}

간단하죠? ^^ 남은 작업은, 응답에 대해 성공 여부를 가려내면 되는데요,

ValidateResponseOptions options = ValidateResponseOptions.None;

switch ((DiagnosticsServerResponseId)response.CommandId)
{
    case DiagnosticsServerResponseId.OK:
        Console.WriteLine($"Supported: {commandId}");
        break;

    case DiagnosticsServerResponseId.Error:
        uint hr = BinaryPrimitives.ReadUInt32LittleEndian(new ReadOnlySpan<byte>(response.Payload, 0, 4));
        Console.WriteLine($"Not supported: {commandId}, hr == {hr:x}");
        // ...[생략]...
        throw new ServerErrorException(message);

    default:
        throw new ServerErrorException($"{commandId} failed - Server responded with unknown response.");
}

Fail 시 반환하는 오류 메시지를 제외하면 사실상 OK, Fail 2가지 상태는 CommandId 필드 하나로 결정할 수 있습니다. 간단하죠?!!! ^^

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




테스트를 하면서 알게 된 사실인데, 현재 윈도우 환경의 .NET Core 3.0 응용 프로그램을 대상으로 위의 코드로 덤프를 시도하면 이런 오류가 발생합니다.

Unhandled exception. Microsoft.Diagnostics.NETCore.Client.UnsupportedCommandException: Write dump failed - Command is not supported.
   at Microsoft.Diagnostics.NETCore.Client.DiagnosticsClient.ValidateResponseMessage(IpcMessage responseMessage, String operationName, ValidateResponseOptions options)
   at Microsoft.Diagnostics.NETCore.Client.DiagnosticsClient.WriteDump(DumpType dumpType, String dumpPath, WriteDumpFlags flags)
   at Microsoft.Diagnostics.NETCore.Client.DiagnosticsClient.WriteDump(DumpType dumpType, String dumpPath, Boolean logDumpGeneration)
   ...[생략]...

그러니까, IPC 채널로 GenerateCoreDump 명령어를 보냈는데 응답으로 DiagnosticsServerResponseId.Error / DiagnosticsIpcError.UnknownCommand 값이 온 것입니다. 다시 말해 .NET Core 3.0 윈도우 앱은 저 채널에 대해 GenerateCoreDump 명령어를 지원하지 않습니다. (반면 리눅스 버전의 .NET Core 3.0은 덤프 명령어를 지원합니다.)

반면, dotnet-dump로 하면 정상적으로 메모리 덤프 파일이 남습니다. 이유가 뭘까요? ^^ 왜냐하면,

// https://github.com/dotnet/diagnostics/blob/main/src/Tools/dotnet-dump/Dumper.cs#L95

// ...[생략]...

if (RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows))
{
    if (crashreport)
    {
        Console.WriteLine("Crash reports not supported on Windows.");
        return -1;
    }

    // https://github.com/dotnet/diagnostics/blob/main/src/Tools/dotnet-dump/Dumper.Windows.cs#L16
    Windows.CollectDump(processId, output, type);
}
else
{
    DiagnosticsClient client = new(processId);

    // ...[생략]...
    // Send the command to the runtime to initiate the core dump
    client.WriteDump(dumpType, output, flags);
}

윈도우 버전의 경우 dotnet-dump는 IPC 채널이 아닌 Windows.CollectDump를 호출하고, 그것은 결국 MiniDumpWriteDump Win32 API를 호출하기 때문입니다.

재미있는 건, .NET 5+ 버전부터는 IPC 방식을 윈도우 닷넷 런타임에서 지원함에도 dotnet-dump는 고정적으로 MiniDumpWriteDump를 호출하게 코드가 만들어져 있습니다.

더욱 재미있는 건, 자기 자신에게 IPC 연결을 하는 것도 가능하고, 이를 통해 자기 자신에게 덤프를 뜨는 것도 가능합니다. ^^




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







[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 8/6/2024]

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