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

15,688 条评论

  2. Реабилитация алкоголиков в Москве с комплексным подходом — это многогранный процесс, включающий в себя не только медицинские процедуры, но и психологическую поддержку, физическую реабилитацию и помощь в социальной адаптации. Профессиональный реабилитационный центр обеспечивает индивидуальный подход к каждому пациенту, включая такие методы, как кодирование и своевременное лечение запоя. Важно отметить, что успешное лечение алкоголизма требует учета множества факторов, таких как степень зависимости, психоэмоциональное состояние пациента, а также его физическое здоровье. Комплексный подход помогает эффективно устранить все составляющие проблемы, минимизируя риски рецидивов.
    Подробнее тут – reabilitacziya-alkogolikov-moskva-2.ru/

  3. Эта обзорная заметка содержит ключевые моменты и факты по актуальным вопросам. Она поможет читателям быстро ориентироваться в теме и узнать о самых важных аспектах сегодня. Получите краткий курс по современной информации и оставайтесь в курсе событий!
    Не упусти шанс – вывод из запоя на дому

  4. It’s a shame you don’t have a donate button! I’d certainly donate to this outstanding blog! I suppose for now i’ll settle for bookmarking and adding your RSS feed to my Google account. I look forward to brand new updates and will share this website with my Facebook group. Chat soon!

  5. Эта познавательная публикация погружает вас в море интересного контента, который быстро захватит ваше внимание. Мы рассмотрим важные аспекты темы и предоставим вам уникальные Insights и полезные сведения для дальнейшего изучения.
    Получить дополнительные сведения – вывод из запоя капельница воронеж

  6. Этот информационный материал собраны данные, которые помогут лучше понять текущие тенденции и процессы в различных сферах жизни. Мы предоставляем четкий анализ, графики и примеры, чтобы информация была не только понятной, но и практичной для принятия решений.
    Получить дополнительную информацию – наркологическая платная клиника

  7. Этот информационный материал собраны данные, которые помогут лучше понять текущие тенденции и процессы в различных сферах жизни. Мы предоставляем четкий анализ, графики и примеры, чтобы информация была не только понятной, но и практичной для принятия решений.
    Узнать больше – стационар вывод из запоя

  8. Этот информационный материал собраны данные, которые помогут лучше понять текущие тенденции и процессы в различных сферах жизни. Мы предоставляем четкий анализ, графики и примеры, чтобы информация была не только понятной, но и практичной для принятия решений.
    Погрузиться в детали – частный нарколог

  9. Эта публикация завернет вас в вихрь увлекательного контента, сбрасывая стереотипы и открывая двери к новым идеям. Каждый абзац станет для вас открытием, полным ярких примеров и впечатляющих достижений. Подготовьтесь быть вовлеченными и удивленными каждый раз, когда продолжите читать.
    А что дальше? – вызов нарколога на дом анонимно

  13. «Narkology» — это наркологическая информационная сеть, где каждому клиенту предлагают персонализированный план возвращения к здоровому образу жизни. Наши программы включают целевые консультации наркологов, психологическую реабилитацию, онлайн-группы поддержки и обучение навыкам саморегуляции. Круглосуточная информационная поддержка специалистов и современные технологии связи обеспечивают быстрое и комфортное возвращение к привычной жизни без зависимости.
    Получить дополнительную информацию – можно ли употреблять алкоголь при диабете

  14. Нужна бесплатная юридическая консультация? Переходите по запросу помощь юриста в Ростове-на-Дону и получите помощь опытного юриста по любым правовым вопросам: семейные споры, долги, недвижимость, трудовые конфликты, защита прав потребителей и многое другое. Задайте вопрос онлайн или по телефону и получите подробный разбор вашей ситуации и рекомендации по дальнейшим действиям. Консультация проводится бесплатно и конфиденциально.

  16. В статье представлены ключевые моменты по актуальной теме, дополненные советами экспертов и ссылками на дополнительные ресурсы. Цель материала — дать читателю инструменты для самостоятельного развития и принятия осознанных решений.
    Исследовать вопрос подробнее – вывод из запоя в стационаре самара

  18. Процесс реабилитации алкоголиков с комплексным подходом в Москве состоит из нескольких этапов, начиная от медицинской детоксикации, включающей курс процедур и вывод из состояния зависимости, и заканчивая психологической реабилитацией и социальной адаптацией. Этот процесс занимает обычно от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от стадии зависимости и состояния пациента. Важной особенностью комплексной реабилитации является внимание не только к физическому состоянию, но и к эмоциональному состоянию пациента, что помогает предотвратить рецидивы и наладить нормальные отношения с окружающим миром.
    Получить больше информации – алкоголик реабилитация наркоманов в москве

  20. В медицинском центре «Время Возрождения» в Кемерово обеспечивается конфиденциальный формат наркологической помощи. Применяются современные методы терапии, направленные на снижение тяги к психоактивным веществам и формирование устойчивой ремиссии.
    Изучить вопрос глубже – алкоголизм лечение г

  21. Когда зависимости становятся хроническими и угрожают жизни пациента, комплексная реабилитация при наркомании в специализированных клиниках Москвы, включая вывод из состояния в стационаре и последующий анализ данных о состоянии пациента, может стать единственным возможным решением. Процесс восстановления включает в себя работу не только с зависимостью, но и с психоэмоциональным состоянием, что делает лечение более эффективным и долговечным.
    Разобраться лучше – алкоголик реабилитация наркоманов город

  29. Эта разъяснительная статья содержит простые и доступные разъяснения по актуальным вопросам. Мы стремимся сделать информацию понятной для широкой аудитории, чтобы каждый мог разобраться в предмете и извлечь из него максимум пользы.
    Детали по клику – прокапаться от алкоголя цена

  30. Эта информационная статья охватывает широкий спектр актуальных тем и вопросов. Мы стремимся осветить ключевые факты и события с ясностью и простотой, чтобы каждый читатель мог извлечь из нее полезные знания и полезные инсайты.
    Изучить эмпирические данные – вывод из запоя круглосуточно самара

  31. Эта познавательная публикация погружает вас в море интересного контента, который быстро захватит ваше внимание. Мы рассмотрим важные аспекты темы и предоставим вам уникальные Insights и полезные сведения для дальнейшего изучения.
    Где почитать поподробнее? – капельница от похмелья в воронеже

  40. Этот информационный обзор станет отличным путеводителем по актуальным темам, объединяющим важные факты и мнения экспертов. Мы исследуем ключевые идеи и представляем их в доступной форме для более глубокого понимания. Читайте, чтобы оставаться в курсе событий!
    Лучшее решение — прямо здесь – вывод из запоя цены

  42. «НОВЫЙ НАРКОЛОГ» в СПб — это комплексная наркологическая помощь для взрослых пациентов: от срочной стабилизации состояния до системной реабилитации. Специалисты используют современные протоколы, контролируют динамику лечения и уделяют внимание психологическим факторам зависимости. Поддержка на каждом этапе помогает снизить риск срыва и закрепить результат.
    Получить дополнительную информацию – https://new-narkolog.ru/stati/sovmestimost-alkogolya-i-snotvornyh-preparatov.html

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注