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

15,653 条评论

  1. Hello everyone, it’s my first go to see at this web site, and paragraph is in fact fruitful in support of me, keep up posting these articles.

  2. 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.
    Есть чему поучиться – снятие интоксикации на дому

  3. Калибровочные гири M1 для весов нужного класса точности и номинальной массы для калибровки весов.
    В нашей компании можно купить эталонные гири M1 массой от 1 кг до 2000 кг.
    Предлагаем гири класса M1 для торговых, складских, производственных и технических весов.

  4. Growth-focused store protonamil is built specifically for performance marketers who value transparency, speed, and predictable account quality. Every account goes through rigorous testing for login stability, platform trust signals, and checkpoint clearance before being listed in the catalog. The most successful media buying teams share one trait: they invest in quality infrastructure before they invest in ad spend.

  6. Dedicated platform buy tiktok ads manager helps performance teams find the right account infrastructure for scaling their advertising operations efficiently. Transparent replacement policy covers the first-login window and ensures buyers receive exactly what is described on the product card. Experienced buyers return for the consistency — same quality standards, same fast delivery, same professional support every time.

  8. Premium marketplace read more features an extensive inventory updated daily across all major geos including USA, Europe, and Asia-Pacific regions. The team provides onboarding guidance for new buyers and ongoing operational support for teams managing high-volume campaign portfolios. From first purchase to ongoing scaling, the platform supports every stage of a media buyer’s operational journey.

  11. Reliable source facebook ads optimization checklist connects advertisers with thoroughly vetted profiles backed by replacement guarantees and dedicated support. Cross-platform inventory allows teams to source accounts for multiple advertising channels from a single trusted supplier relationship. A single trusted supplier for all account needs simplifies operations and reduces the risk of working with unverified sources.

  12. Калибровочные гири M1 для весов нужного класса точности и номинальной массы для калибровки весов.
    В нашей компании можно купить поверочные гири M1 массой от 1 кг до 2000 кг.
    Предлагаем гири класса M1 для торговых, складских, производственных и технических весов.

  13. Эта статья сочетает в себе как полезные, так и интересные сведения, которые обогатят ваше понимание насущных тем. Мы предлагаем практические советы и рекомендации, которые легко внедрить в повседневную жизнь. Узнайте, как улучшить свои навыки и обогатить свой опыт с помощью простых, но эффективных решений.
    Запросить дополнительные данные – нарколог на дом воронеж цены

  14. Эта статья сочетает познавательный и занимательный контент, что делает ее идеальной для любителей глубоких исследований. Мы рассмотрим увлекательные аспекты различных тем и предоставим вам новые знания, которые могут оказаться полезными в будущем.
    Более того — здесь – вывод из запоя срочно круглосуточно

  15. Когда человек или его родственники понимают, что нужен нарколог на дом в Екатеринбурге, время становится решающим фактором. Запой, ломка, тяжёлая интоксикация — в таких ситуациях промедление может привести к необратимым последствиям для здоровья и жизни. Наша клиника создана именно для того, чтобы оказывать эффективную круглосуточную помощь в самых сложных случаях. Мы не заставляем ждать в очередях государственных учреждений, не ставим на учёт и не разглашаем информацию. Всё происходит анонимно, в домашних условиях или в комфортных условиях нашей партнёрской клиники. Пациенты из Екатеринбурга, Свердловской области, а также соседних регионов уже более 12 лет выбирают «НЕО+» благодаря сочетанию скорости, профессионализма, полной анонимности и доказанной результативности. Алкогольной зависимости и проблем с наркотиками подвержены как алкоголиков, так и наркозависимых, и мы помогаем всем.
    Выяснить больше – запой нарколог на дом

  16. Мы предлагаем вам окунуться в океан любопытных фактов и вдохновляющих историй. Эта публикация поможет расширить горизонты, разбудить интерес к науке и истории и увидеть мир с новой стороны.
    Уточнить детали – сколько стоит поставить капельницу в екатеринбурге

  17. 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.
    Познакомиться с результатами исследований – вывод из запоя на дому цена

  20. Этот интересный отчет представляет собой сборник полезных фактов, касающихся актуальных тем. Мы проанализируем данные, чтобы вы могли сделать обоснованные выводы. Читайте, чтобы узнать больше о последних трендах и значимых событиях!
    Читать дальше – вывод из запоя круглосуточно

  22. 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.
    Продолжить изучение – поставить капельницу на дому цена екатеринбург

  27. Эта медицинская заметка содержит сжатую информацию о новых находках и методах в области здравоохранения. Мы предлагаем читателям свежие данные о заболеваниях, профилактике и лечении. Наша цель — быстро и доступно донести важную информацию, которая поможет в повседневной жизни и понимании здоровья.
    Получить дополнительные сведения – капельница от похмелья стоимость

  31. Этот краткий обзор предлагает сжатую информацию из области медицины, включая ключевые факты и последние новости. Мы стремимся сделать информацию доступной и понятной для широкой аудитории, что позволит читателям оставаться в курсе актуальных событий в здравоохранении.
    Детальнее – вывод из запоя в стационаре

  32. Магазин бытовой химии https://bytovaya-sfera.ru большой выбор средств для уборки, стирки и ухода за домом. Качественная продукция, доступные цены и быстрая доставка

  33. Срочный онлайн займ https://buhgalter-uslugi-moskva.ru быстрое решение финансовых вопросов. Оформление за несколько минут, высокий шанс одобрения и перевод денег на карту без лишних документов

  37. Комплексный подход, включающий эти методы, значительно повышает шансы на успешное и долговременное восстановление. Современные реабилитационные центры в Москве предлагают целый ряд программ, которые способствуют полному возвращению пациента к здоровой и активной жизни.
    Подробнее тут – алкоголик реабилитация наркоманов город

  38. В данной обзорной статье представлены интригующие факты, которые не оставят вас равнодушными. Мы критикуем и анализируем события, которые изменили наше восприятие мира. Узнайте, что стоит за новыми открытиями и как они могут изменить ваше восприятие реальности.
    Проверенные методы — узнай сейчас – вызвать нарколога на дом воронеж

  45. Эта статья погружает вас в увлекательный мир знаний, где каждый факт становится открытием. Мы расскажем о ключевых исторических поворотных моментах и научных прорывах, которые изменили ход цивилизации. Поймите, как прошлое формирует настоящее и как его уроки могут помочь нам строить будущее.
    Есть чему поучиться – капельница от алкоголя

  46. 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.
    Исследовать вопрос подробнее – сколько стоит прокапаться

  47. В этой статье вы найдете уникальные исторические пересечения с научными открытиями. Каждый абзац — это шаг к пониманию того, как наука и события прошлого создают основу для технологического будущего.
    Лучшее решение — прямо здесь – вывод из запоя недорого

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注