• mac ida7.0 调试 Android10 应用崩溃解决方案

0 背景

ida 调试时经常需要加载 待调试动态库 之前 attach 到进程，常用的方式是以调试模式（adb shell am set-debug-app -w [--persistent] <packagename>）启动 app，使其处于 Waiting For Debugger 状态，然后 ida attach 到 app，最后使用 jdb -attach 命令使 app 度过 Waiting For Debugger，之后就可以在 ida 中进行调试了。

但是这个模式有些缺点：

  1. 需要查找 pid，更新 tcp、jdwp 映射，尤其在需要多次调试时，频繁查找更新很烦
  2. jdb -attach 时遇到 java.io.IOExceptio VirtualMachineManagerImpl.createVirtualMachine 问题直接导致程序崩溃，这个在 Android 10 和 Android 12 上必现（其它版本没有试过），Android 9 就没有问题

第 1 个缺点还能忍受，第 2 个缺点就很致命，因为有些软件只有在 Android 10 及之上版本才能运行。

第 2 个问题有大神给出这个 解决方案 没看懂...，所以想到根据 Waiting For Debugger 机制的系统实现方式，修改下源码，这样可以不使用 jdb -attach 也能达到同样的效果。

1 方案目标

自主控制 app 启动是否进入阻塞状态，等待 ida attach 后解除阻塞状态。

2 实现

2.1 环境

手机：pixel 3, AOSP 12.0.0_r34
虚拟机：VMware? Workstation 17 Player（17.5.1 build-23298084）

2.2 系统实现

从 am set-debug-app 命令入手查找 Waiting For Debugger 系统实现，最终找到 set-debug-app 执行位置

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private void handleBindApplication(AppBindData data) {
    ...
    if (data.debugMode != ApplicationThreadConstants.DEBUG_OFF) {
    // XXX should have option to change the port.
    Debug.changeDebugPort(8100);
    if (data.debugMode == ApplicationThreadConstants.DEBUG_WAIT) {
        Slog.w(TAG, "Application " + data.info.getPackageName()
                + " is waiting for the debugger on port 8100...");
 
        IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
        try {
            mgr.showWaitingForDebugger(mAppThread, true); // 显示弹窗
        } catch (RemoteException ex) {
            throw ex.rethrowFromSystemServer();
        }
 
        Debug.waitForDebugger(); // 阻塞线程
 
        try {
            mgr.showWaitingForDebugger(mAppThread, false); // 隐藏弹窗
        } catch (RemoteException ex) {
            throw ex.rethrowFromSystemServer();
        }
 
    } else {
        Slog.w(TAG, "Application " + data.info.getPackageName()
                + " can be debugged on port 8100...");
    }
    ...
}

阻塞线程实现

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public static void waitForDebugger() {
    if (!VMDebug.isDebuggingEnabled()) {
        //System.out.println("debugging not enabled, not waiting");
        return;
    }
    if (isDebuggerConnected())
        return;
 
    // if DDMS is listening, inform them of our plight
    System.out.println("Sending WAIT chunk");
    byte[] data = new byte[] { 0 };     // 0 == "waiting for debugger"
    Chunk waitChunk = new Chunk(ChunkHandler.type("WAIT"), data, 0, 1);
    DdmServer.sendChunk(waitChunk);
 
    mWaiting = true;
    while (!isDebuggerConnected()) {
        try { Thread.sleep(SPIN_DELAY); } // SPIN_DELAY = 200
        catch (InterruptedException ie) {}
    }
    mWaiting = false;
    ....
}

弹窗实现

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static final int WAIT_FOR_DEBUGGER_UI_MSG = 6;
...
case WAIT_FOR_DEBUGGER_UI_MSG: {
    synchronized (ActivityManagerService.this) {
        ProcessRecord app = (ProcessRecord)msg.obj;
        if (msg.arg1 != 0) {
            if (!app.waitedForDebugger) {
                Dialog d = new AppWaitingForDebuggerDialog(
                        ActivityManagerService.this,
                        mUiContext, app);
                app.waitDialog = d;
                app.waitedForDebugger = true;
                d.show();
            }
        } else {
            if (app.waitDialog != null) {
                app.waitDialog.dismiss();
                app.waitDialog = null;
            }
        }
    }
} break;

2.3 方案实现

模拟系统实现增加一套调试逻辑，难点在于 ActivityThread 如何知道当前 thread 是否需要等待，以及如何通知 ActivityThread 取消等待，跨进程通讯处理比较麻烦，简单起见使用系统属性处理。

增加系统属性

  1. lgd.dbg.process:<list<string>> : 当前包名列表，ActivityThread 匹配到列表中的值就 sleep
  2. lgd.dbg.sleepSeconds: <int> ：ActivityThread sleep 秒数

这种缺点就是，重启设备后，这些属性值会被重置成默认值。
修改 init.rc 增加系统属性，此处不修改也行，可在 adb shell 中直接 setprop 添加此值。

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# Define default initial receive window size in segments.
setprop net.tcp.default_init_rwnd 60
 
# lgd props
setprop lgd.dbg.process none
setprop lgd.dbg.sleepSeconds 30

修改 ActivityThread 处理这俩属性

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private void handleBindApplication(AppBindData data) {
    ...
    StrictMode.initThreadDefaults(data.appInfo);
    StrictMode.initVmDefaults(data.appInfo);
     
    // 自定义逻辑开始 >>>
    String lgdDebugProcessStr = SystemProperties.get("lgd.dbg.process", "none");
    if (!"none".equals(lgdDebugProcessStr)) {
        String curProcessName  = data.processName;
        int lgdDebugSleepSeconds = SystemProperties.getInt("lgd.dbg.sleepSeconds", 30);
        String[] lgdDPs = lgdDebugProcessStr.split(",");
        for (String pn : lgdDPs) {
            if (pn.equals(curProcessName)) {
                try {
                    for (int i = 0; i < lgdDebugSleepSeconds; i++) {
                        Log.i("tag4LGD", curProcessName + " keep sleep: " + (lgdDebugSleepSeconds - i));
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                    Log.i("tag4LGD", curProcessName + " running....");
                } catch (InterruptedException e) {
                    Log.e("tag4LGD", curProcessName + " do not want to sleep..", e);
                }
            }
        }
    }
    // >>> 自定义逻辑结束
 
    if (data.debugMode != ApplicationThreadConstants.DEBUG_OFF) {
    ...
}

3 测试

Windows 11 ida7.5 以及 mac ida7.0 测试可行，但是 threads 窗口只显示一个线程，有大神 提到 ida android_server 判定是否加载 libc 是通过固定路径 /system/lib[64]/libc.so 比较的，Android 10 引入的模块化特性导致 libc 路径发生变化，所以匹配逻辑有问题，官方这个在 ida7.4sp1 版本增加了 IDA_LIBC_PATH 解决了这个问题。

ida7.4sp1 及之后版本只需要在执行 android_server64 之前，export ·IDA_LIBC_PATH· 就可以了，比如

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# adb shell 中执行如下操作
export IDA_LIBC_PATH=/apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libc.so
 
/data/local/tmp/android_server64 -p9999

很遗憾，mac 是我的主力开发工具，使用的是 7.0 版本，所以需要修改 android_server64 二进制文件解决。经过调试 android_sever64 验证修改二进制的方式确实可以显示其他线程，调试及修改方式如下：

调试

  1. 将 android_server64 拖入 ida64，查找字符串 /system/lib64/libc.so，找到引用位置，可以看到如下汇编，打断点
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    .text:000000000003AC68                loc_3AC68                               ; CODE XREF: sub_3AC00+A4↓j
    .text:000000000003AC68 74 1E 40 F9                    LDR             X20, [X19,#0x38]
    .text:000000000003AC6C E1 03 15 AA                    MOV             X1, X21
    .text:000000000003AC70 E0 03 14 AA                    MOV             X0, X20
    .text:000000000003AC74 7F 79 FF 97                    BL              .strcmp
    .text:000000000003AC78 80 02 00 34                    CBZ             W0, loc_3ACC8     ; 打断点
    .text:000000000003AC7C E0 03 14 AA                    MOV             X0, X20
    .text:000000000003AC80 E1 03 17 AA                    MOV             X1, X23
    .text:000000000003AC84 7B 79 FF 97                    BL              .strcmp
    .text:000000000003AC88 00 02 00 34                    CBZ             W0, loc_3ACC8
  2. 打开另一个 ida64，随便调试个 so 库（注意两个 android_server64 要使用两个端口，不然无法启动）
  3. 调试第二个 so 库后，会走到第 1 步打的断点上
  4. 执行 CBZ 命令前，主动修改 x0 寄存器，将其值设置为 0
  5. 观察第二个 ida threads 窗口，可以看到所有线程都现实出来了

所以，修改二进制只需要将断点处的 CBZ 修改成 CBNZ 就可以了，打补丁过程

  1. 定位到 CBZ 在 android_server64 位置
  2. 观察 CBZ 和 CBNZ 机器码，发现只有第 24 位有区别，即将当前 CBZ（80 02 00 34）改为 CBNZ（80 02 00 35）。
  3. 打开 ida Hex 视图编辑并保存
  4. 将修改后的 android_server64 push 到手机上运行后已经可以看到其他线程

最新回复：
雨之后 2024-04-25 14:10:44
解决方案:   使用Windows
大帅锅 2024-04-26 17:02:13
我给出的那个patch方案是你用ida附加后，直接将 __dl_notify_gdb_of_load 函数中两个 BL              rtld_db_dlactivity给NOP掉，然后用jdb附加
大帅锅 2024-04-26 17:07:32
其实有更为简单的方式，但是有一定的缺点，可以用frida spwan的方式，然后用ida附加，然后再%resume，但是得看它有没有相应的检测方式，有的话需要过
LGD丶ynlyxy 2024-04-26 21:12:38
大帅锅 我给出的那个patch方案是你用ida附加后，直接将 __dl_notify_gdb_of_load 函数中两个 BL rtld_db_dlactivity给NOP掉，然后用 ...
是的，但是每次都 jdb -attach 也很不方便，不知道是不是我使用的问题，我用 jdb -attach 后加不了断点，后续调查原因，如果可以同时断点调试，还得需要调整解决方式，但是最终解决肯定是修改系统源码或者使用 magisk 模块解决，依赖外部工具会分散注意力，有的时候会遇到频繁启停调试时，外部工具会很麻烦。
wpfpzw 2024-06-25 17:41:01
这个我照着改了一下，这个线程等待是在app启动的时候暂停的，还没有触发debug,只是延缓启动