Использование дампа памяти для диагностики сбоев

Одним из наиболее часто встречающихся отказов работы Windows — системные исключения, которые пользователь видит в виде «синего экрана смерти» (BSOD). Как правило, эта фатальная ошибка возникает или из-за неисправности драйверов, оборудования (чаще при загрузке ОС) или из-за действия вирусов и антивирусов.

На синем экране смерти содержится информация о причинах, вызвавших исключение (в виде кода STOP-ошибки вида 0x0000007b), адреса в памяти, при обращении к которым произошло исключение и прочая полезная информация. Такая информация называется STOP-ошибкой, переменными параметрами которой как раз являются адреса памяти. Иногда там же содержится имя файла, вызвавшего исключение.

Вся эта информация содержится на экране недолго (до 100 сек.), после чего компьютер перезагружается. Во это непродолжительное время как правило, формируется дамп памяти, который записывается в файл. Один из важных профессиональных способов диагностики сбоев — анализ дампа памяти, о котором речь подробно пойдет в этой статье.

Что такое дамп

• dump (англ.) – мусорная куча; свалка; дыра; трущоба.
• dump (memory dump) – 1) дамп, вывод содержимого оперативной памяти на печать или экран; 2) «снимок» оперативной памяти; данные, получаемые в результате дампинга; 3) аварийное снятие, выключение, сброс.
• dumping – дампинг, снятие дампа.

Настройки для сохранения дампа памяти хранятся в системном реестре Windows.

Информация о дампе памяти в системном Реестре:

В разделе Реестра Windows [HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\CrashControl] аварийный дамп памяти определяется следующими параметрами:

– REG_DWORD-параметр AutoReboot со значением 0×1 (опция Выполнить автоматическую перезагрузку вспомогательного окна Загрузка и восстановление диалогового окна Свойства системы);

– REG_DWORD-параметр CrashDumpEnabled со значением 0×0, если дамп памяти не создается; 0×1 – Полный дамп памяти; 0×2 – Дамп памяти ядра; 0×3 – Малый дамп памяти (64КБ);

– REG_EXPAND_SZ-параметр DumpFile со значением по умолчанию %SystemRoot%\MEMORY.DMP (место хранения файла дампа);

– REG_DWORD-параметр LogEvent со значением по умолчанию 0×1 (опция Записать событие в системный журнал окна Загрузка и восстановление);

– REG_EXPAND_SZ-параметр MinidumpDir со значением по умолчанию %SystemRoot%\Minidump (опция Папка малого дампа окна Загрузка и восстановление);

– REG_DWORD-параметр Overwrite со значением по умолчанию 0×1 (опция Заменять существующий файл дампа окна Загрузка и восстановление);

– REG_DWORD-параметр SendAlert со значением по умолчанию 0×1 (опция Отправить административное оповещение окна Загрузка и восстановление).

Как система создает файл аварийного дампа памяти

Во время загрузки операционная система проверяет параметры создания аварийного дампа в разделе реестра [HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\CrashControl]. Если указан хотя бы один параметр, то система генерирует карту блоков диска, занимаемых файлом подкачки на загрузочном томе, и сохраняет ее в памяти. Система также определяет, какой драйвер дискового устройства управляет загрузочным томом, вычисляет контрольные суммы для образа драйвера в памяти и для структур данных, которые должны быть целыми, чтобы драйвер мог выполнять операции ввода/вывода.

После сбоя ядро системы проверяет целостность карты страничного файла, дискового драйвера и управляющих структур дискового драйвера. Если целостность этих структур не нарушена, то ядро системы вызывает специальные функции ввода/вывода дискового драйвера, предназначенные для сохранения образа памяти после системного сбоя. Эти функции ввода/вывода самодостаточны и не полагаются на службы ядра системы, поскольку в программах, отвечающих за запись аварийного дампа, нельзя делать никаких предположений о том, какие части ядра системы или драйверы устройств при сбое были повреждены. Ядро системы записывает данные из памяти по карте секторов файла подкачки (при этом ему не приходится использовать драйверы файловой системы).

Сначала ядро системы проверяет состояние каждого компонента, задействованного в процессе сохранения дампа. Это делается для того, чтобы при прямой записи в секторы диска не повредить данные, лежащие вне страничного файла. Размер страничного файла должен быть на 1МБ больше размера физической памяти, потому что при записи информации в дамп создается заголовок, в котором содержатся сигнатура аварийного дампа и значения нескольких важнейших переменных ядра системы. Заголовок занимает меньше 1МБ, но операционная система может увеличивать (или уменьшать) размер файла подкачки не менее чем на 1МБ.

После загрузки системы Session Manager (Диспетчер сеанса Windows NT; дисковый адрес – \WINDOWS\system32\smss.exe) инициализирует страничные файлы системы, используя для создания каждого файла собственную функцию NtCreatePagingFile. NtCreatePagingFile определяет, существует ли инициализируемый страничный файл, и если да, то имеется ли в нем заголовок дампа. Если заголовок есть, то NtCreatePagingFile посылает в Session Manager специальный код. После этого Session Manager запускает процесс Winlogon (Программа входа в систему Windows NT; дисковый адрес – \WINDOWS\system32\winlogon.exe), который извещается о существовании аварийного дампа. Winlogon запускает программу SaveDump (Программа сохранения копии памяти Windows NT; дисковый адрес – \WINDOWS\system32\savedump.exe), которая анализирует заголовок дампа и определяет дальнейшие действия в аварийной ситуации.

Если заголовок указывает на существование дампа, то SaveDump копирует данные из страничного файла в файл аварийного дампа, имя которого задано REG_EXPAND_SZ-параметром DumpFile раздела Реестра [HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\CrashControl]. Пока SaveDump переписывает файл дампа, операционная система не задействует ту часть страничного файла, в которой содержится аварийный дамп. В это время объем виртуальной памяти, доступной для системы и приложений, уменьшается на размер дампа (при этом на экране могут появиться сообщения, указывающие на нехватку виртуальной памяти). Затем SaveDump информирует диспетчер памяти о завершении сохранения дампа, и тот высвобождает ту часть страничного файла, в которой хранится дамп, для общего пользования.

Сохранив файл дампа, программа SaveDump делает запись о создании аварийного дампа в журнале событий Система, например: «Компьютер был перезагружен после критической ошибки: 0x100000d1 (0xc84d90a6, 0×00000010, 0×00000000, 0xc84d90a6). Копия памяти сохранена: C:\WINDOWS\Minidump\Mini060309-01.dmp».

Если включена опция Отправить административное оповещение, то SaveDump отправляет оповещение администратору.

Разновидности дампов

• Полный дамп памяти записывает всё содержимое системной памяти при возникновении неустранимой ошибки. Для этого варианта необходимо иметь на загрузочном томе файл подкачки, размер которого равен объему всей физической оперативной памяти плюс 1МБ. По умолчанию полный дамп памяти записывается в файл %SystemRoot%\Memory.dmp. При возникновении новой ошибки и создании нового файла полного дампа памяти (или дампа памяти ядра) предыдущий файл заменяется (перезаписывается). Параметр Полный дамп памяти недоступен на ПК, на которых установлена 32-битная операционная система и 2 или более гигабайта оперативной памяти.

При возникновении новой ошибки и создании нового файла полного дампа памяти предыдущий файл заменяется.

• Дамп памяти ядра записывает только память ядра, благодаря чему процесс записи данных в журнал при внезапной остановке системы протекает быстрее. В зависимости от объема физической памяти ПК в этом случае для файла подкачки требуется от 50 до 800МБ или одна треть физической памяти компьютера на загрузочном томе. По умолчанию дамп памяти ядра записывается в файл %SystemRoot%\Memory.dmp.

Этот дамп не включает нераспределенную память или память, выделенную для программ пользовательского режима. Он включает только память, выделенную для ядра и аппаратно-зависимого уровня (HAL) в Windows 2000 и более поздних версиях системы, а также память, выделенную для драйверов режима ядра и других программ режима ядра. В большинстве случаев такой дамп является наиболее предпочтительным вариантом. Он занимает намного меньше места по сравнению с полным дампом памяти, при этом исключая только те сектора памяти, которые, скорее всего, не связаны с ошибкой.
При возникновении новой ошибки и создании нового файла дампа памяти ядра предыдущий файл заменяется.

• Малый дамп памяти записывает наименьший объем полезной информации, необходимых для определения причины неполадок. Для создания малого дампа памяти необходимо, чтобы размер файла подкачки составлял как минимум 2МБ на загрузочном томе.

Файлы малого дампа памяти содержат следующие сведения:

• сообщение о неустранимой ошибке, ее параметры и прочие данные;
• список загруженных драйверов;
• контекст процессора (PRCB), на котором произошел сбой;
• сведения о процессе и контекст ядра (EPROCESS) для процесса, вызвавшего ошибку;
• сведения о процессе и контекст ядра (ETHREAD) для потока, вызвавшего ошибку;
• стек вызовов в режиме ядра для потока, вызвавшего ошибку.

Файл малого дампа памяти используется при ограниченном пространстве жесткого диска. Однако из-за ограниченности содержащихся в нем сведений в результате анализа этого файла не всегда удается обнаружить ошибки, которые не были непосредственно вызваны потоком, выполнявшимся в момент ее возникновения.

При возникновении следующей ошибки и создании второго файла малого дампа памяти предыдущий файл сохраняется. Каждому дополнительному файлу дается уникальное имя. Дата закодирована в имени файла. Например, Mini051509-01.dmp — это первый файл дампа памяти, созданный 15 мая 2009 г. Список всех файлов малого дампа памяти хранится в папке %SystemRoot%\Minidump.

Операционная система Windows XP, несомненно, значительно надежнее предыдущих версий, – благодаря усилиям как разработчиков Microsoft, так и разработчиков драйверов аппаратного обеспечения, так и разработчиков прикладного программного обеспечения. Однако аварийные ситуации – всевозможные сбои и крахи системы – неизбежны, и от того, владеет ли пользователь ПК знаниями и навыками в их устранении, зависит, придется ему затратить несколько минут на поиск и устранение неисправности (например, на обновление/отладку драйвера или переустановку прикладной программы, вызывающей системный сбой), – или несколько часов на переустановку/настройку операционной системы и прикладного программного обеспечения (что не гарантирует отсутствия сбоев и крахов в дальнейшем!).

Многие системные администраторы всё еще пренебрегают анализом аварийных дампов Windows, считая, что работать с ними слишком трудно. Трудно, но можно: даже если, например, анализ одного дампа из десяти окажется успешным, – усилия, потраченные на освоение простейших приемов анализа аварийных дампов, будут не напрасны.

Приведу примеры из своей «сисадминской» практики.

В локальной сети без видимой причины («железо» в порядке, отсутствие вирусов гарантировано, пользователи – с «нормальными руками») «полегли» несколько рабочих станций с Windows XP SP1/SP2 «на борту». Компьютеры загрузить в нормальном режиме не удавалось, – доходило до «Приветствия» – и на перезагрузку до бесконечности. При этом, в Безопасном режиме ПК загружались.

Изучение дампов памяти позволило выявить причину неисправности: виновником оказался антивирус Касперского, точнее, свежие антивирусные базы (если еще точнее, то два модуля баз – base372c.avc, base032c.avc).

…Еще был такой случай. На локальном ПК с Windows XP SP3 при попытке открыть видеофайлы форматов .avi и .mpeg происходила перезагрузка. Изучение дампа памяти позволило выявить причину неисправности – файл nv4_disp.dll драйвера видеокарты NVIDIA GeForce 6600. После обновления драйвера неисправность была устранена. Вообще, драйвер nv4_disp.dll — один из самых нестабильных драйверов, который часто приводил к BSOD.

В обоих указанных случаях изучение аварийного дампа памяти позволило до минимума (несколько минут!) свести время для диагностирования и устранения неисправности.

Анализ дампа памяти

Для анализа аварийных дампов памяти существует множество программ, например, DumpChk, Kanalyze, WinDbg. Рассмотрим анализ аварийных дампов памяти с помощью программы WinDbg (входит в состав Debugging Tools for Windows).

Как открыть и прочитать дамп памяти в ОС Windows 10, какой лучше поставить

Информацию о проблемах, возникших при работе с ОС Windows, помогают узнать сведения на экране или файлы в памяти – дампы. В них хранятся данные о текущем состоянии процессора, ядра и других компонентов. Сохранение этих сведений нередко отключено в Виндовс 10, поэтому пользователи самостоятельно настраивают их автоматическое появление. Разберемся, для каких целей необходим дамп памяти в ОС Windows 10, какие типы бывают, как установить.

Для чего он нужен

Данные «оперативки» и материалы, имеющие отношение к критической ошибке, попадают в файл. При запуске ОС появляется аварийный дамп, где сохраняется запись отладочной информации. Сбой блокирует функционирование ОС, поэтому dump – единственный способ получения данных о ней. Чем точнее в нем будет описана проблема, тем проще пользователю проанализировать ситуацию и найти способы решения по устранению недочетов в работе ОС.

Важно получить информацию на момент сбоя. Создание дампа памяти помогает в этом. Аварийный dump применяется с целью диагностики, позволяет выявить и устранить возникшую ошибку программы.

Как работает опция? Во время запуска ОС создает и сохраняет карту секторов, которые занимает на диске файл подкачки. При сбое в работе проверяется целостность этой карты, а также компонентов структуры. Если они не нарушены, то применяются опции, которые сохраняют образ памяти, записывая данные с использованием сохраненной секторной карты.

При следующем запуске ОС диспетчер инициализирует данные, проверяет наличие в нем файлов .dmp. Далее содержимое копируется из него в файл аварийного дампа, делаются соответствующие записи.

Как включить функцию дамп памяти на Windows 10 и настроить ее

Чтобы включить опцию, пользователю потребуется выполнить ряд последовательных действий. В инструкции нет ничего сложного, с ней справится даже новичок в этом деле:

• Тапнуть кнопкой мышки по значку «Пуск».
• В открывшемся окошке выбрать раздел «Система».

• Далее выбрать раздел «Дополнительные параметры».

• В открывшемся окне выбрать «Параметры».

• Настроить аварийный дамп.

Желательно ставить галочки напротив значений, связанных с созданием журнала, сохранением информации о системе. Данные при этом могут достигать нескольких сотен гигабайт. Поэтому целесообразно отметить маркером «Заменить существующий файл дампа».

Типы аварийных дампов памяти

В Виндовс предусмотрены различные типы .dmp. К основным видам относятся:

• Мини-дамп памяти – файл с минимумом данных о BSoD, процессоре, драйверах, которые работали во время появления критической ошибки. Весит 256 Кб, для извлечения информации требуется установка дополнительной утилиты, например, Blue Screen View. Minidump преимущественно пользуются непрофессионалы.

• Дамп памяти ядра – тоже имеет небольшие размеры, но содержит более подробную информацию, чем m В нем сохраняется информация о памяти ядра, процессора или всей ОС.
• Полный дамп памяти – копирует оперативку системы. Его размер соответствует объему оперативки, это одновременно является его плюсом и, в то же время, существенным минусом. Его размеры могут оказаться огромными, требуя невероятных размеров памяти устройства. Он недоступен на устройствах с оперативной системой 32 бита.
• Автоматический дамп памяти – новый вид, который разработчики впервые ввели в Виндовс 8. Система самостоятельно решает, какой dump записывать, учитывая особенности сбоя, частоту его проявления.
• Активный дамп памяти – внедрен в Виндовс 10, отсортировывает компоненты, неспособные распознать причину ошибки. Полезен для серверов и других виртуальных сервисов.

Установка WinDbg в Windows

Инструмент от разработчиков Microsoft, используется для загрузки, анализа файлов .dmp, созданных во время ошибки или BSoD. Для скачивания пакета нужно перейти по ссылке https://developer.microsoft.com/ru-ru/windows/downloads/windows-10-sdk/. Затем найти «Скачать отдельный пакет SDK». Далее пользователю потребуется открыть скачанную утилиту, инсталлировать ее.

После завершения процесса установки Windbg нужно ассоциировать с файлами .dmp. Для этого выполнить следующее:

• Вызвать строку поиска.
• Скопировать путь к нему и вставить в строку.
• Нажать «Ok».

Далее потребуется настроить путь к символам через «Пуск».

• Найти «Все приложения», затем «Windows Kits» и «WinDbg».
• В появившемся окне выбрать «File», в разделе «Symbol File Path».

• Ввести путь: SRV*C:\SymCache*http://msdl.microsoft.com/download/symbols и нажать «Ok».
• На завершающем этапе открыть «File», затем перейти в «Save Workspace».
• Закрыть WinDbg.

Просмотр и анализ файла мини-дампа

При выполнении операций с малым дампом можно воспользоваться доступной для любого пользователя утилитой Blue Screen View от Nirsoft. После открытия файла он четко укажет на имена этих драйверов. После нажатия на один из них появятся имена сервисов. Если юзер не может прочитать пути решения проблемы, он может воспользоваться поисковиком.

Пользователь может скачать ее с официального источника. Программа работает автономно, не требует скачивания дополнительных символов.

После запуска утилита сразу начнет сканировать директорию, где хранятся файлы дампа. Результаты анализа появятся в отдельной таблице, где будут указаны коды ошибок minidump и причины их появления. Проблемные участки будут выделены красным цветом.

Выполнение анализа и устранение ошибки:

• Для просмотра необходимо переместить файл в окно программы, после загрузится отладочная информация.
• Модули с ошибками высветятся красным цветом.

• Тапнуть по имени мини-дампа, запустить поиск решения в Google, посмотреть варианты устранения проблемы.

В таких случаях среди подсвеченных проблемных драйверов находится истинный источник появления синего «экрана смерти». Для более точного анализа можно применить несколько вариантов анализа.

Как удалить этот файл

Если пользователю понадобилось удалить minidump, то выполняет он эту процедуру ручным способом. А именно: перейти по пути месторасположения файлов на диске: C:\Windows\Minidump. Для удаления элементов minidump в каталоге Windows нужно воспользоваться встроенным инструментом системы «Очистка диска»:

• Вызвать командную строку.
• Ввести команду Cleanmpg.

• Тапнуть по кнопке очищения системных файлов.
• Найти в списке объекты, касающиеся мини-дампа, поставить галочки.
• Начнется удаление, которое потребует некоторое время.

Если в списке нужных объектов не нашлось, это не означает, что они отсутствуют в системе. Скорей всего, они отключены пользователем или программами по очистке.

Дамп памяти в ОС Windows 10 – инструмент, помогающий диагностировать и устранять причины сбоев и появление BSoD. Если автоматическое создание и сохранение дампов памяти отключено, рекомендуется активировать их. Чаще причиной отключения файлов становятся утилиты для очистки ПК и оптимизации работы системы.