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

15,645 条评论

  3. Реабилитация алкоголиков в Москве представляет собой многократный процесс восстановления, который включает несколько этапов, направленных на очищение организма, психологическое восстановление и возвращение пациента к полноценной жизни. Этапное восстановление помогает обеспечить стабильный результат и минимизировать риск рецидива, позволяя человеку постепенно вернуться к нормальной социальной и трудовой жизни.
    Углубиться в тему – клиника реабилитации алкоголиков город

  4. 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.
    Перейти к полной версии – круглосуточный вывод из запоя

  5. Отдельно оценивают ситуации, когда эпизоды повторяются и становятся частью более устойчивой проблемы. Если после алкоголя регулярно развивается тяжелое состояние, нарушается привычный режим жизни, усиливаются последствия алкоголизма и возникают сложности с контролем употребления, домашний выезд может быть только первым этапом более длинного маршрута помощи. При этом наркологическая помощь может включать не только снятие острых проявлений, но и дальнейшую программу лечения зависимости, если речь идет о длительном течении заболевания.
    Изучить вопрос глубже – нарколог на дом

  6. Этот увлекательный информационный материал подарит вам массу новых знаний и ярких эмоций. Мы собрали для вас интересные факты и сведения, которые обогатят ваш опыт. Откройте для себя увлекательный мир информации и насладитесь процессом изучения!
    Прочесть заключение эксперта – вызов наркологической помощи

  10. В данной статье мы акцентируем внимание на важности поддержки в процессе выздоровления. Мы обсудим, как друзья, семья и профессионалы могут помочь тем, кто сталкивается с зависимостями. Читатели получат практические советы, как поддерживать близких на пути к новой жизни.
    Углубиться в тему – вывод из запоя с выездом на дом

  11. Медицинская публикация представляет собой свод актуальных исследований, экспертных мнений и новейших достижений в сфере здравоохранения. Здесь вы найдете информацию о новых методах лечения, прорывных технологиях и их практическом применении. Мы стремимся сделать актуальные медицинские исследования доступными и понятными для широкой аудитории.
    Разобраться лучше – капельница от алкоголя нижний новгород

  12. 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.
    Познакомиться с результатами исследований – вывод из запоя в спб

  13. I savour, cause I found exactly what I used to be looking for. You’ve ended my four day long hunt! God Bless you man. Have a great day. Bye

  14. 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.
    Исследовать вопрос подробнее – вызвать нарколога на дом нарколог 24

  15. Мы собрали для вас самые захватывающие факты из мира науки и истории. От малознакомых деталей до грандиозных событий — эта статья расширит ваш кругозор и подарит новое понимание того, как устроен наш мир.
    Изучить вопрос глубже – вывести из запоя воронеж

  16. Реабилитация алкоголиков в Москве требует интегрированного подхода, включающего не только медицинское лечение, но и психологическую помощь. Важно, чтобы реабилитационные центры предлагали программы, которые помогают пациентам не только избавиться от физической зависимости, но и наладить их психологическое состояние, а также восстановить их отношения с окружающими.
    Получить дополнительную информацию – реабилитация алкоголиков стоимость

  17. Мировые новости https://vse-novosti.net актуальные события со всего мира: политика, экономика, технологии и общество. Оперативные обновления и проверенная информация каждый день

  18. Актуальные новости мира https://tovarpost.ru оперативная информация, аналитика и обзоры. Узнавайте о главных событиях и трендах международной повестки

  19. Портал об автомобилях https://autort.ru новости автопрома, обзоры моделей, тест-драйвы и советы по выбору. Актуальная информация для водителей и автолюбителей

  20. Эта информационная публикация освещает широкий спектр тем из мира медицины. Мы предлагаем читателям ясные и понятные объяснения современных заболеваний, методов профилактики и лечения. Информация будет полезна как пациентам, так и медицинским работникам, желающим поддержать уровень своих знаний.
    Детальнее – капельница от запоя цена

  21. Женский журнал https://justwoman.club онлайн: мода, красота, здоровье и отношения. Актуальные статьи, советы экспертов и идеи для вдохновения каждый день

  27. В этом интересном тексте собраны обширные сведения, которые помогут вам понять различные аспекты обсуждаемой темы. Мы разбираем детали и факты, делая акцент на важности каждого элемента. Не упустите возможность расширить свои знания и взглянуть на мир по-новому!
    Нажмите, чтобы узнать больше – вызов нарколога на дом

  29. 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.
    Ознакомиться с деталями – сколько стоит капельница от похмелья

  31. Нарколог на дом в Москве: срочный выезд врача, капельницы и помощь при запое в наркологической клинике «Клиника доктора Калюжной».
    Подробнее можно узнать тут – врач нарколог на дом в москве

  32. Эта публикация обращает внимание на важность профилактики зависимостей. Мы обсудим, как осведомленность и образование могут помочь в предотвращении возникновения зависимости. Читатели смогут ознакомиться с полезными советами и ресурсами, которые способствуют здоровому образу жизни.
    Узнать больше – прокапать от запоя нижний новгород

  33. Отдельно оценивают ситуации, когда эпизоды повторяются и становятся частью более устойчивой проблемы. Если после алкоголя регулярно развивается тяжелое состояние, нарушается привычный режим жизни, усиливаются последствия алкоголизма и возникают сложности с контролем употребления, домашний выезд может быть только первым этапом более длинного маршрута помощи. При этом наркологическая помощь может включать не только снятие острых проявлений, но и дальнейшую программу лечения зависимости, если речь идет о длительном течении заболевания.
    Узнать больше – нарколог на дом анонимно

  37. Каждый из этих этапов играет важную роль в процессе восстановления. Лечение проводится под контролем опытных врачей и психологов, которые оценивают состояние пациента и адаптируют программу лечения в зависимости от его потребностей. Комплексный подход позволяет добиться наилучших результатов и помогает пациенту вернуться к нормальной жизни, свободной от зависимости.
    Подробнее – клиника реабилитации алкоголиков в москве

  42. 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.
    Есть чему поучиться – капельница от алкоголя

  43. В этой публикации мы предлагаем подробные объяснения по актуальным вопросам, чтобы помочь читателям глубже понять их. Четкость и структурированность материала сделают его удобным для усвоения и применения в повседневной жизни.
    Ознакомиться с отчётом – капельница от запоя на дому круглосуточно

  44. Вывод из запоя на дому в Екатеринбурге с выездом врача — это специализированная медицинская услуга, которая помогает человеку безопасно и эффективно выйти из запойного состояния без необходимости госпитализации. Запой является состоянием, при котором человек не может контролировать потребление алкоголя, и последствия могут быть крайне серьезными, как для физического, так и для психоэмоционального здоровья. В таких случаях помощь врача на дому становится важным и необходимым шагом для восстановления здоровья пациента и предотвращения осложнений.
    Углубиться в тему – нарколог на дом вывод из запоя в екатеринбурге

  45. Домашний формат помощи рассматривают тогда, когда человеку тяжело добраться до медицинского учреждения, состояние ухудшается после нескольких дней употребления спиртного или родственникам требуется очная оценка без промедления. После осмотра становится ясно, допустима ли помощь на дому, требуется ли капельница, можно ли ограничиться наблюдением в домашних условиях или нужен другой маршрут помощи. Вопрос о том, как вызвать специалиста, нередко возникает в ситуациях, когда состояние нарастает быстро и требуется решение без откладывания. Если подобные эпизоды повторяются, дальнейшее обсуждение может касаться не только текущего состояния, но и лечения алкоголизма, работы с зависимостью и более длительной программы восстановления.
    Разобраться лучше – запой нарколог на дом москва

  46. Медицинский портал https://vet-com.ru о здоровье: симптомы, методы лечения и профилактика. Достоверная информация и рекомендации для всей семьи

  47. Медицинский портал https://vet-com.ru о здоровье: симптомы, методы лечения и профилактика. Достоверная информация и рекомендации для всей семьи

  48. Актуальные новости https://komputer-nn.ru технологий: ИИ, программное обеспечение, смартфоны, планшеты и гаджеты. Свежие обзоры, аналитика и главные события IT-сферы

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注