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一、TTD技术简介
TTD是”Time Travel Debugging”的缩写，可以理解成轻量级、进程级的VMware 7之前的Record/Replay功能。VMware 7那个功能是系统级、OS级的录制/重放，TTD只针对单个进程。TTD只能对付用户态进程，无法用于内核态调试。
TTD的背后是Nirvana/iDNA技术，Linux上也有类似的技术。
“录制”阶段会生成.run文件，”重放”阶段所有操作都围绕.run文件进行，我称之为”鞭尸”。若录制时长较长，执行到的代码块较复杂，生成的.run文件可能非常之大。
“鞭尸”时，可以对已被覆盖的缓冲区设置数据断点，反向(逆序)执行，定位向缓冲区写入数据的代码逻辑。VMware 7的Record/Replay好像不能反向执行？记不清了。
“数据断点+反向执行”是TTD技术最经典的应用，但是，这是一种弱智的应用方式。在复杂场景中，TTD执行无论顺序、逆序都很耗时，高效作法是用TTD.Memory实现数据断点的目的，初学者切记之。
二、TTDTest_0
本来我只想演示notepad、Calculator的，后来考虑那样入门对小白太难了，就先演示些更简单的例子吧。
1) TTDTest_0.c
/*
* Visual Studio 2019
*
* cl TTDTest_0.c /FeTTDTest_0.exe /nologo /Os /GS- /guard:cf- /W3 /WX /D “WIN32” /D “NDEBUG” /D “_CONSOLE” /MD /link /RELEASE
*/
#include <stdio.h>
static void foo ( int a, int b, int c )
{
int x = a + b;
int y = x / c;
}
int main ( int argc, char * argv[] )
{
int a = 2;
int b = 1;
int c = 0;
foo( a, b, c );
printf( “ok\n” );
return 0;
}
本例执行时触发除零异常。后面假设没有源码，通过TTD调试了解发生了什么。
2) TTD调试TTDTest_0.exe
开管理员级WinDbg Preview，否则无法使用TTD技术。在管理员级cmd中执行
“X:\Green\windbgx\1.2111.9001.0\DbgX.Shell.exe”
这是假设用绿色版，如果有安装版，在管理员级cmd中执行
windbgx
File
Launch executable (advanced)
Executable
X:\work\MSDN_46\TTDTest_0.exe
Start directory
X:\work\MSDN_46\
Target architecture
Autodetect
Record with Time Travel Debugging (选中)
Configure and Record
Save location
X:\work\MSDN_46
Record
这些都是自解释的，不需要写这么细。点击Record之后就开始执行并记录，缺省没有停在ibp(初始化断点)，而是停在ntdll!LdrInitializeThunk，这个点比ibp还要早。g起来，直至触发除零异常，依次生成TTDTest_001.run、TTDTest_001.idx。
> r
rax=0000000000000003 rbx=00000236b75a4ac0 rcx=0000000000000003
…
TTDTest_0+0x1024:
00007ff7`62341024 f77c2430 idiv eax,dword ptr [rsp+30h] ss:00000097`e64ff730=00000000
位于0x97e64ff730的除数为零，idiv指令触发除零异常。
2.1) 数据断点+反向执行
这是个简单示例，用IDA静态看两眼就知道root cause。如果是复杂场景，可以对0x97e64ff730设置数据断点，从触发异常的现场反向执行。
有调试符号及源码的情况下，反向执行非常直观。现实中可能没有调试符号及源码，应该以此为前提练习TTD技术。
ba w1 0x97e64ff730;g-
“g-“是”g”的逆操作，反向执行。当数据断点命中时查看附近代码
> r
rax=00007ffe79e607a8 rbx=00000236b75a4ac0 rcx=0000000000000002
rdx=0000000000000001 rsi=0000000000000000 rdi=00000236b75a8be0
rip=00007ff762341005 rsp=00000097e64ff718 rbp=0000000000000000
r8=0000000000000000 r9=00000097e64ff6d8 r10=0000000000000012
…
> u @rip-5 l 2
TTDTest_0+0x1000:
00007ff7`62341000 4489442418 mov dword ptr [rsp+18h],r8d
00007ff7`62341005 89542410 mov dword ptr [rsp+10h],edx
0x7ff762341000处代码对除数赋零。对于本例，这已经是root cause。
GUI界面上有四种反向执行，可以鼠标操作
Go Back // g-
Step Out Back // g-u
Step Into Back // t-
Step Over Back // p-
我是习惯了命令行，所以用”g-“。
要点在于，所有信息都存储在.run文件中，可以不断正向、反向执行，整个过程不怕丢失调试的中间状态，可以让反向执行去触发数据断点，这是梦寐以求的功能。显然，只能以只读模式使用.run文件，不能在调试过程中手工更改寄存器、内存。
2.2) 用TTD.Memory实现数据断点的目的
.idx文件是基于.run事后生成的，可以删除并重新生成。有了.idx文件，可以用dx命令查询对地址0x97e64ff730进行写操作的所有代码，效率比”数据断点+反向执行”高。
r $t0=0x97e64ff730;r $t1=8;dx -r2 @$cursession.TTD.Memory(@$t0,@[email protected]$t1,”w”).Where(m=>m.Value==0)
这是查询对指定内存写入0的代码
EventType : 0x1
ThreadId : 0x32b4
UniqueThreadId : 0x2
TimeStart : 56:30 [Time Travel]
AccessType : Write
IP : 0x7ff762341000
Address : 0x97e64ff730
Size : 0x4
Value : 0x0
OverwrittenValue : 0x1f
OverwrittenValue是原来的值，Value是现在的值，直接定位到0x7ff762341000。
“u 0x7ff762341000 l 1″只能看代码，看不到上下文，可以用!tt切换到那个时间点
> !ttdext.tt 56:30
Setting position: 56:30
TTDTest_0+0x1000:
00007ff7`62341000 4489442418 mov dword ptr [rsp+18h],r8d ss:00000097`e64ff730=0000001f
> r
rax=00007ffe79e607a8 rbx=00000236b75a4ac0 rcx=0000000000000002
rdx=0000000000000001 rsi=0000000000000000 rdi=00000236b75a8be0
rip=00007ff762341000 rsp=00000097e64ff718 rbp=0000000000000000
r8=0000000000000000 r9=00000097e64ff6d8 r10=0000000000000012
…
TTDTest_0+0x1000:
00007ff7`62341000 4489442418 mov dword ptr [rsp+18h],r8d ss:00000097`e64ff730=0000001f
!tt切换过去后就能看到上下文，比如0x97e64ff730处原来的dword是0x1f，在此被赋值零。!tt相当于上帝模式的g，对每个时间点的情况进行验尸，无论正反向。
下面这两条命令的效果一样，但后者更高效
ba w1 0x97e64ff730;g-
r $t0=0x97e64ff730;r $t1=8;dx -r1 @$cursession.TTD.Memory(@$t0,@[email protected]$t1,”w”).Last().TimeStart.SeekTo()
2.3) GUI中的Timelines
View->Timelines
让GUI左下角出现Timelines区域，从而直观观察对指定内存的各种访问。
Add timeline
Timeline Type
Memory Accesses // 有多种类型，比如异常、断点、函数调用、内存访问
Start Address
0x97e64ff730 // 欲监控的内存地址
End Address
0x97e64ff738 // 左闭右开区间
Access Type
Write // 只监控写操作
之后Timelines区域新增一条timeline，其上每个褐色棱块对应一次写操作。本例中双击最后一个褐色棱块，相当于
dx @$cursession.TTD.Memory(0x97e64ff730,0x97e64ff738,”w”)[0x1]
本例总共只有两次写操作，所以[1]表示最后一次，其他示例未必如此。
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