Nothing Is Secret

从_chkstk说起，谈谈用户栈的管理

上周在XP系统上测试一个驱动的时候，发现驱动加载不上，“net start”命令只是给出一个无意义的错误代码，驱动的DriverEntry()入口程序还没有得到机会运行。

初步怀疑是引入函数的问题，用WDK工具Depends.exe查看了一下驱动文件，果然是由于_chkstk函数无法解析所导致。

_chkstk是个微软C编译器的辅助库函数，MSDN上对其介绍十分简略：

_chkstk Routine is a helper routine for the C compiler. For x86 compilers, _chkstk Routine is called when the local variables exceed 4096 bytes; for x64 compilers it is 8K.

当编译器察觉到局部变量太大超过限值时（X86系统限值是4K，X64t系统上是8K）, 编译器会自动插入_chkstk这个函数以保证栈空间所使用页面在内存中。

问题是发现了，但要查出来究竟在哪个函数中还是要费些心思的。从用户层移植过来不少代码，基本锁定问题出在其中，但如果一个函数一个函数寻找实在是个不讨巧的笨办法，也不符合程序人的一贯风格，便用IDA反编译驱动sys文件，于汇编代码中搜索_chkstk字串，直接锁定出了问题函数。此函数所使用的一个结构体中定义了超大数组，对栈的超常使用在内核中是相当危险的。

解决办法很简单，直接将此结构的定义放在一个从内存分配的结构中即可。问题虽已解决，但对于DDK中有关_chkstk的描述，及其相关的疑问一直让我觉得困扰，比如，为什么X86上是4K，而AMD64架构上可以是8K。

这两天终于有了时间，可以彻底地了结这个疑问了。

要想解决这个问题，还要先从用户栈的分配开始。以ReactOS代码为例，当线程创建时，CreateThread()会调用BasepCreateStack()来创建用户栈，具体可以参见ReactOS源码：
~/ReactOS/lib/kernel32/misc/utils.c。

BasepCreateStack()函数主要做三件事：

  1. 1，分配栈空间所需的虚拟内存，大小为Stack Reserve Size
  2. 2，根据Stack Commit Size锁定内存页面，如果Stack Commit Size小于Stack Reserve Size的话，需要增加一个Page，这个额外申请的Page用作Guard Page之用。
  3. 3，将栈底部的Page设定为Guard Page。

当用户栈被用尽时，会访问到栈底部的Guard Page。而对Guard Page的任何访问都会导致Page Fault的发生。Page Fault处理函数MmAccessFault()可以分析出此次Page Fault是由Guard Page导致，便会默认由用户栈处理程序MiCheckForUserStackOverflow()来处理。如果用户栈并没有溢出的话，即Stack Commit Size小于Stack Reserve Size的情况，MiCheckForUserStackOverflow()会自动向下扩展栈空间，扩展大小为GUARD_PAGE_SIZE。 GUARD_PAGE_SIZE针对不同的CPU架构有不同的定义：
X64:  #define GUARD_PAGE_SIZE   (PAGE_SIZE * 2)
X86:  #define GUARD_PAGE_SIZE   PAGE_SIZE

这里便解释了为什么X86系统上的限制是4K(即PAGE_SIZE)，而X64上却为8K的原因。

说到此处，该是解答_chkstk()倒底是干什么的时候了。Visual Studio中有_chkstk的源码，以x86为例：

输入参数eax是所需堆栈大小（字节）
labelP  _chkstk,       PUBLIC

        push    ecx                          ; save ecx
        cmp     eax,_PAGESIZE_     ; more than one page requested?
        lea     ecx,[esp] + 8           ;   compute new stack pointer in ecx
                                                   ;   correct for return address and
                                                   ;   saved ecx
        jb      short lastpage           ; no

;------------

probepages:
        sub     ecx,_PAGESIZE_          ; yes, move down a page
        sub     eax,_PAGESIZE_          ; adjust request and...

        test    dword ptr [ecx],eax     ; ...probe it  (如果是guard page，刚会导致page fault，最终用户栈
                                                        ;  将向下扩展一个页面)

        cmp     eax,_PAGESIZE_          ; more than one page requested?
        jae     short probepages          ; no

lastpage:
        sub     ecx,eax                  ; move stack down by eax
        mov     eax,esp                 ; save current tos and do a...

        test    dword ptr [ecx],eax     ; ...probe in case a page was crossed
                                                        ;  调用函数将要访问的堆栈底部 ，如果此页面为guard page，同
                                                        ;  样会导致用户栈的向下延伸

        mov     esp,ecx                        ; set the new stack pointer
                                                        ; 向下更改栈指针，其上直到原ESP的栈空间为调用函数局部变量

        mov     ecx,dword ptr [eax]     ; recover ecx
        mov     eax,dword ptr [eax + 4] ; recover return address
                                                            ; 将返回地址(调用函数中)放入eax

        push    eax                     ; prepare return address
                                              ; 将返回地址(调用函数中)放入当前栈中，准备返回

                                              ; ...probe in case a page was crossed
        ret

        end

_chkstk()的主要作用是保证栈向下连续的生长。如果没有_chkstk()，当局部变量太多并超过guard page下沿时，若再有压栈操作，将会导致Access violation错误。因为此时堆栈内存页面无效，压栈直接将导致page fault的发生，而page fault处理程序因不能识别此fault的发生原因从而不能做出正确判断和有效处理。

相对用户层，内核程序的处理则相当简单，就如Win7内核中_chkstk实际上就是个空函数。其原因就是内核线程的栈空间是固定的。其取值针对X86及X64架构亦有所不同：
X64： #define KERNEL_STACK_SIZE 0x6000   /* 6个内存页面 */
X86： #define KERNEL_STACK_SIZE 12288    /* 3个内存页面 */

内核中栈资源非常紧缺，并驱动程序的编写有较高的要求，特别是有递归的情况下，一定要注意嵌套的层数，否则很容易收到M$发来的蓝屏。

Windows内核中其实还有一种大堆栈机制，以确保一些对堆栈较高消耗的特殊情况能够得到满足，但这部分完全是黑箱，对用户不可见，不是常见情况，此处不再多述。

参考资料：
1, http://support.microsoft.com/kb/100775/en
2, http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms648426(v=vs.85).aspx
3, http://www.reactos.org  ReactOS源码

16,194 条评论

  4. Нарколог на дом в Самаре: круглосуточная помощь, вывод из запоя и медицинская поддержка на дому под контролем специалистов в наркологической клинике «Похмельная служба»
    Ознакомиться с деталями – нарколог на дом в самаре

  5. После введения капельницы пациент сразу чувствует облегчение, так как токсические вещества, отравляющие организм, начинают вымываться, а уровень обезвоживания снижается. Важно отметить, что капельница позволяет быстро снять острые симптомы и вернуть человека к нормальному состоянию.
    Детальнее – капельница от похмелья анонимно нижний новгород

  7. Can I simply say what a comfort to find somebody who genuinely understands what they’re talking about online. You certainly understand how to bring a problem to light and make it important. More people ought to check this out and understand this side of your story. I was surprised that you’re not more popular because you most certainly possess the gift.
    casino ohne oasis

  8. Капельница от похмелья с медицинским контролем представляет собой комплексную терапию, которая включает в себя различные препараты, направленные на быстрое восстановление организма. Каждый элемент процедуры подобран с учётом состояния пациента, что позволяет обеспечить максимальную эффективность лечения и минимизировать возможные риски.
    Узнать больше – https://kapelnicza-ot-pokhmelya-nizhnij-novgorod-1.ru

  10. Состав капельницы может варьироваться, однако в большинстве случаев включает базовые группы препаратов, направленные на устранение последствий интоксикации:
    Выяснить больше – http://kapelnicza-ot-pokhmelya-samara-7.ru/

  11. Постановка капельницы — это не просто средство для снятия головной боли или тошноты, а комплексное восстановление организма. Состав раствора подбирается в зависимости от симптомов и состояния пациента. Врач-нарколог оценивает общее состояние пациента и выбирает наиболее подходящий состав, который будет наиболее эффективен для него. При необходимости может быть предложена дополнительная помощь, включая кодирование от алкогольной зависимости.
    Исследовать вопрос подробнее – капельница от похмелья на дом

  16. Юрист по правам отца поможет защитить ваши интересы в спорах о детях, алиментах и порядке общения. Переходите по запросу юридические услуги по правам отца. Окажем квалифицированную поддержку при разводе, определении места жительства ребенка и восстановлении родительских прав. Подготовим документы, представим ваши интересы в суде и добьемся справедливого решения в сложной ситуации.

  17. Препараты, введённые через капельницу, начинают действовать почти сразу. Они поступают напрямую в кровоток, обходя желудочно-кишечный тракт, что позволяет ускорить процесс восстановления и устранить симптомы похмелья, такие как головная боль, тошнота и слабость, уже через 20–30 минут после начала процедуры.
    Детальнее – kapelnicza-ot-pokhmelya-nizhnij-novgorod-1.ru/

  18. Юрист по правам отца поможет защитить ваши интересы в спорах о детях, алиментах и порядке общения. Переходите по запросу юридическая помощь для отца. Окажем квалифицированную поддержку при разводе, определении места жительства ребенка и восстановлении родительских прав. Подготовим документы, представим ваши интересы в суде и добьемся справедливого решения в сложной ситуации.

  22. Процедура проведения капельницы от запоя обычно не занимает много времени и проводится в условиях медицинского центра. Во время процедуры пациент может ощущать незначительный дискомфорт при введении иглы, но процесс восстановления организма через вену происходит быстро и эффективно. Капельница помогает снизить уровень алкоголя в крови, улучшить метаболизм и предотвратить ухудшение состояния.
    Подробнее можно узнать тут – kapelnica-ot-zapoya-nizhnij-novgorod-5.ru/

  29. Процесс введения капельницы с медицинским контролем начинается с того, что медицинский специалист оценивает общее состояние пациента: измеряет артериальное давление, пульс, температуру тела, а также учитывает историю заболеваний. Это позволяет выбрать оптимальный состав растворов и препаратов для максимально быстрого и безопасного восстановления.
    Выяснить больше – капельница от похмелья на дом нижний новгород

  30. An outstanding share! I’ve just forwarded this onto a colleague who has been doing a little homework on this. And he actually bought me lunch because I discovered it for him… lol. So let me reword this…. Thank YOU for the meal!! But yeah, thanx for spending time to discuss this subject here on your web page.
    Buy Tadalafil Online anal sex xxx porn pills

  35. Услуги нарколога на дому в Самаре включают не только экстренный осмотр, но и комплекс медицинских мероприятий, направленных на снижение интоксикации, облегчение тяжелых симптомов и общее восстановление состояния пациента. Объем помощи зависит от клинической картины, длительности употребления алкоголя или других психоактивных веществ, возраста, хронических заболеваний и текущих рисков. Врач подбирает схему индивидуально, исходя из того, какие задачи необходимо решить в конкретный момент — снять острые проявления, стабилизировать самочувствие или подготовить пациента к дальнейшему лечению зависимости.
    Подробнее тут – https://narkolog-na-dom-samara-5.ru

  40. Выезд нарколога на дом в Самаре организован так, чтобы пациент получил помощь без ожидания и без лишней нагрузки на организм. После обращения специалист приезжает по указанному адресу, проводит первичный осмотр, оценивает общее состояние, уровень интоксикации, показатели давления, пульса, дыхания и собирает краткий анамнез. На основании этой оценки врач определяет, можно ли безопасно оказывать помощь на дому, и подбирает подходящую схему лечения, включая возможное кодирование или вывод из алкоголизма. Такой формат позволяет начать медицинские мероприятия сразу после осмотра и быстро перейти к стабилизации состояния.
    Исследовать вопрос подробнее – вызвать нарколога на дом

  43. Процесс капельницы включает внутривенное введение различных растворов, которые помогают нейтрализовать эффекты алкогольной интоксикации, включая последствия запоя и алкоголизма. Наиболее часто в составе капельницы используются солевые и глюкозные растворы, витамины группы B, а также препараты для детоксикации организма. Эти компоненты помогают быстро восстановить водно-электролитный баланс, улучшить обмен веществ и ускорить выведение продуктов распада алкоголя.
    Детальнее – капельница от похмелья анонимно в самаре

  45. Капельница от похмелья с медицинским контролем в Нижнем Новгороде — это эффективный способ восстановления после алкогольной интоксикации, который позволяет быстро и безопасно нормализовать состояние пациента. Основное отличие такой капельницы от домашних методов состоит в том, что вся процедура проходит под контролем профессионалов, что минимизирует риски для здоровья и повышает эффективность лечения.
    Изучить вопрос глубже – капельница от похмелья в нижнем новгороде

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注