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

16,044 条评论

  1. Новости Украины https://status.net.ua сегодня: главные события, политика, экономика и общественная жизнь. Оперативные сводки, аналитика и комментарии. Узнавайте важное первыми и следите за развитием ситуации.

  3. Портал о строительстве https://kennan.kiev.ua и ремонте: идеи, технологии, обзоры и советы экспертов. Помогаем выбрать материалы, рассчитать бюджет и найти исполнителей. Удобный сервис для планирования и реализации проектов — от квартиры до загородного дома.

  4. Портал о строительстве https://kennan.kiev.ua и ремонте: идеи, технологии, обзоры и советы экспертов. Помогаем выбрать материалы, рассчитать бюджет и найти исполнителей. Удобный сервис для планирования и реализации проектов — от квартиры до загородного дома.

  5. Выбор наркологической клиники — ответственное решение, от которого зависит не только эффективность терапии, но и общее физическое и психоэмоциональное состояние пациента. Квалифицированная помощь должна быть своевременной, организованной и соответствующей медицинским стандартам. Как указывает Минздрав РФ, медицинские учреждения, предоставляющие помощь при зависимостях, обязаны иметь лицензию, профессиональный персонал и комплексный подход к лечению.
    Подробнее тут – наркологические клиники алкоголизм мурманск.

  13. Наркологический стационар с круглосуточным наблюдением предлагает комплексное лечение и восстановление для людей, страдающих от алкогольной или наркотической зависимости. Пациенты получают помощь в условиях стационара, что позволяет устранить риск срыва и обеспечить безопасное и комфортное выздоровление. В таких клиниках работают квалифицированные наркологи, психологи и другие специалисты, которые контролируют процесс реабилитации на всех этапах. В некоторых случаях может потребоваться вывод из запоя с применением капельниц, а также лечение в специализированном центре для более комплексного восстановления.
    Получить дополнительную информацию – наркологический стационар в санкт-петербурге

  15. В таких ситуациях стационарный уход позволяет обеспечить безопасность пациента, эффективно справиться с его состоянием и подготовить его к дальнейшему лечению или реабилитации. В случае алкоголизма может быть назначена капельница для снятия острых симптомов интоксикации, а также лечение в специализированном центре для комплексного восстановления и профилактики рецидивов.
    Подробнее тут – частный наркологический стационар

  17. Когда человек сталкивается с симптомами похмелья, такие как головная боль, тошнота, слабость, головокружение, важно быстро принять меры, чтобы предотвратить развитие более серьёзных проблем. Капельница от похмелья помогает в этом, выводя токсины из организма, восстанавливая нормальное функционирование внутренних органов и возвращая пациента к нормальной жизни. Важно, что мы обеспечиваем полную анонимность на всех этапах лечения, что особенно важно для тех, кто не хочет, чтобы его зависимость стала известна.
    Углубиться в тему – капельница от похмелья екатеринбург

  34. Выбор наркологического стационара с комфортными условиями требует внимательного подхода, чтобы убедиться, что все аспекты лечения и реабилитации будут выполнены на высоком уровне. Важно учитывать не только медицинскую составляющую, но и то, как созданы условия для пациентов, их психологический комфорт и безопасность на всех этапах лечения. Также стоит учитывать цену за стационарное лечение с круглосуточным наблюдением, чтобы выбрать оптимальный вариант, соответствующий потребностям пациента и его бюджету.
    Углубиться в тему – наркологическая помощь стационар санкт-петербург

  40. Обращение в наркологический стационар особенно важно в случае тяжелой зависимости, когда человек не способен контролировать свои действия, а угрозы для здоровья возрастают. В таких случаях важно не откладывать начало лечения, а обратиться за помощью сразу же, чтобы избежать серьезных последствий для организма. При выборе стационара следует обратить внимание на наличие лицензии, а также возможность получения психотерапии и других профессиональных услуг в области наркологии для комплексного лечения зависимости.
    Подробнее можно узнать тут – https://narkologicheskij-staczionar-sankt-peterburg-1.ru/

  42. Капельница от похмелья используется в тех случаях, когда симптомы интоксикации становятся слишком выраженными, чтобы пациент мог справиться с ними самостоятельно. Важно понимать, что капельница — это не только способ облегчить состояние пациента, но и метод профилактики осложнений, таких как хроническая интоксикация, нарушения работы внутренних органов и нервной системы. Вот основные симптомы, при которых рекомендуется вызвать нарколога на дом для проведения капельницы:
    Подробнее – капельница от похмелья цена

  46. Обращение в наркологический стационар особенно важно в случае тяжелой зависимости, когда человек не способен контролировать свои действия, а угрозы для здоровья возрастают. В таких случаях важно не откладывать начало лечения, а обратиться за помощью сразу же, чтобы избежать серьезных последствий для организма. При выборе стационара следует обратить внимание на наличие лицензии, а также возможность получения психотерапии и других профессиональных услуг в области наркологии для комплексного лечения зависимости.
    Изучить вопрос глубже – narkologicheskij-staczionar-sankt-peterburg-1.ru/

  47. Наркологический стационар с круглосуточным наблюдением — это не просто место для детоксикации, но и пространство для комплексного лечения и реабилитации. Постоянное присутствие медицинского персонала помогает избежать опасных ситуаций, таких как психозы или физиологические сбои, характерные для абстиненции. Прием пациентов может включать кодирование, а также индивидуальные программы лечения, которые разрабатываются в зависимости от состояния пациента и его потребностей на протяжении года.
    Подробнее – http://www.domen.ru

  48. После оформления вызова нарколог приезжает к пациенту и проводит комплексную оценку состояния. Врач измеряет давление, частоту пульса, оценивает уровень сознания и выраженность симптомов. На основании полученных данных формируется план лечения, который реализуется сразу на месте.
    Получить больше информации – вызвать нарколога на дом в нижнем новгороде

  49. После того как вы вызвали нарколога на дом, врач проводит первичную консультацию и осмотр пациента, чтобы оценить его состояние. На основе полученных данных подбирается подходящая терапия, которая может включать в себя капельницу, препараты для снятия симптомов похмелья и других проблем, связанных с интоксикацией. Процесс лечения проводится с использованием препаратов, которые помогают восстановить нормальное функционирование организма и снять токсическое воздействие алкоголя на сердце, печень и другие органы.
    Подробнее – https://kapelnicza-ot-pokhmelya-ekaterinburg-6.ru/

  50. Работа с пациентами в наркологическом стационаре начинается с диагностики, которая помогает определить степень зависимости и сопутствующие заболевания. На основе этих данных разрабатывается индивидуальный план лечения. Врачи, наркологи и психотерапевты работают в тесном контакте с пациентом, что позволяет достичь наилучших результатов в процессе восстановления. Важно также убедиться, что клиника имеет необходимую лицензию, а для эффективного лечения могут быть предложены такие процедуры, как прием психотерапевта и кодирование от зависимости.
    Ознакомиться с деталями – наркологическая клиника стационар санкт-петербург

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注