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

15,620 条评论

  1. В этом обзорном материале представлены увлекательные детали, которые находят отражение в различных аспектах жизни. Мы исследуем непонятные и интересные моменты, позволяя читателю увидеть картину целиком. Погрузитесь в мир знаний и удивительных открытий!
    Познакомиться с результатами исследований – вывод из запоя на дому

  6. 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.
    Открой скрытое – вывести из запоя воронеж

  10. Выезд врача на дом рассматривают в ситуациях, когда человеку тяжело добраться до медицинского учреждения, он ослаблен после нескольких дней употребления спиртного или родственникам важно быстро получить очную оценку состояния. После осмотра определяют, допустим ли домашний формат, нужна ли капельница, достаточно ли наблюдения на дому или следует сразу рассматривать другой объем помощи. Если подобные эпизоды повторяются, дальнейшее обсуждение может касаться не только текущего состояния, но и лечения алкоголизма, кодирования, участия психолога, психиатра и реабилитации. В таких случаях наркологическая помощь рассматривается шире, чем разовый вызов на дом.
    Получить больше информации – нарколог на дом цена москва

  11. В этой информационной статье вы найдете интересное содержание, которое поможет вам расширить свои знания. Мы предлагаем увлекательный подход и уникальные взгляды на обсуждаемые темы, побуждая пользователей к активному мышлению и критическому анализу.
    Подробнее можно узнать тут – вызов врача нарколога на дом

  12. Hey there, You have performed a fantastic job. I’ll definitely digg it and personally suggest to my friends. I am sure they’ll be benefited from this web site.

  17. Каждый из этапов важен для успешного лечения наркомании и требует квалифицированной наркологической медицинской помощи. Реабилитационные программы, предлагаемые в Москве, часто включают в себя все эти компоненты, при этом в ряде случаев консультации могут предоставляться бесплатно, что способствует комплексному подходу к решению проблемы зависимости.
    Исследовать вопрос подробнее – https://reabilitacziya-alkogolikov-moskva-3.ru/

  19. В этом информативном обзоре собраны самые интересные статистические данные и факты, которые помогут лучше понять текущие тренды. Мы представим вам цифры и графики, которые иллюстрируют, как развиваются различные сферы жизни. Эта информация станет отличной основой для глубокого анализа и принятия обоснованных решений.
    Более подробно об этом – прокапывание от алкоголя на дому

  22. Помощь на дому рассматривают при состояниях, которые сопровождаются выраженным ухудшением самочувствия после алкоголя. Обычно речь идет о нескольких днях запоя, тяжелом похмелье, бессоннице, тревоге, дрожи в руках, слабости, тошноте, сухости во рту, отсутствии аппетита и признаках обезвоживания. В таких случаях врачебный осмотр нужен для оценки тяжести состояния и выбора безопасной тактики.
    Подробнее тут – врач нарколог на дом в москве

  23. Выезд врача на дом рассматривают в ситуациях, когда человеку тяжело добраться до медицинского учреждения, он ослаблен после нескольких дней употребления спиртного или родственникам важно быстро получить очную оценку состояния. После осмотра определяют, допустим ли домашний формат, нужна ли капельница, достаточно ли наблюдения на дому или следует сразу рассматривать другой объем помощи. Если подобные эпизоды повторяются, дальнейшее обсуждение может касаться не только текущего состояния, но и лечения алкоголизма, кодирования, участия психолога, психиатра и реабилитации. В таких случаях наркологическая помощь рассматривается шире, чем разовый вызов на дом.
    Разобраться лучше – нарколог на дом вывод в москве

  27. Первый этап вывода из запоя на дому – это первичная оценка состояния пациента. Врач, прибывший на вызов, осматривает пациента, проверяет уровень алкоголя в крови, измеряет артериальное давление, пульс и температуру. Это необходимо для того, чтобы определить степень алкогольной интоксикации и выбрать правильную тактику лечения.
    Выяснить больше – http://www.domen.ru

  30. Этот текст призван помочь читателю расширить кругозор и получить практические знания. Мы используем простой язык, наглядные примеры и структурированное изложение, чтобы сделать обучение максимально эффективным и увлекательным.
    Углубить понимание вопроса – вывести из запоя на дому

  39. Помощь на дому рассматривают при состояниях, которые сопровождаются заметным ухудшением самочувствия после алкоголя. Обычно это несколько дней запоя, тяжелое похмелье, дрожь в руках, бессонница, выраженная слабость, раздражительность, тревога, тошнота, сухость во рту, отсутствие аппетита и признаки обезвоживания. В таких случаях осмотр врача нужен для оценки тяжести состояния и определения безопасной тактики.
    Подробнее тут – нарколог на дом вывод москва

  44. Решение о помещении пациента в стационар принимается на основе объективных медицинских критериев, а не только по желанию родственников. К показаниям относятся: запой длительностью более 72 часов, выраженная абстиненция с тахикардией, артериальной гипертензией, профузным потоотделением, наличие в анамнезе алкогольных делириев или судорожных эпизодов, сопутствующие хронические заболевания печени, сердца, поджелудочной железы. При отравление продуктами распада этанола, когда интоксикация затрагивает несколько систем одновременно, резкое прекращение употребления без медицинской поддержки может спровоцировать отек мозга, острую сердечную недостаточность или желудочно-кишечное кровотечение. При сочетанных расстройствах, когда в анамнезе присутствует наркомании, протоколы адаптируются под специфику психоактивных соединений и включают усиленный нейрологический контроль. Стационар позволяет провести полноценную диагностику, включая ЭКГ, экспресс-анализы крови и мониторинг сатурации, что формирует точную картину состояния и исключает шаблонные назначения.
    Ознакомиться с деталями – нарколог вывод из запоя в стационаре в санкт-петербурге

  45. Чаще всего нарколога на дом вызывают при повторяющемся или длительном запое, тяжелом похмелье, бессоннице после алкоголя, треморе, выраженной слабости и ухудшении общего самочувствия. Поводом для обращения также становятся тревога, раздражительность, скачки артериального давления, учащенный пульс, обезвоживание и необходимость поставить капельницу дома под наблюдением специалиста. Во многих случаях звонок в наркологический центр поступает тогда, когда родственники понимают, что состояние больного уже не позволяет ждать следующего дня.
    Изучить вопрос глубже – https://narkolog-na-dom-ekaterinburg-2.ru/

  46. Нужна бесплатная юридическая консультация? Переходите по запросу заказать звонок для консультации юриста в Екатеринбурге 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.

  47. Этот текст призван помочь читателю расширить кругозор и получить практические знания. Мы используем простой язык, наглядные примеры и структурированное изложение, чтобы сделать обучение максимально эффективным и увлекательным.
    Не упусти важное! – нарколог прокапать

  48. Вывод из запоя на дому с медицинским контролем в Екатеринбурге — это удобный и безопасный способ для людей, страдающих от алкоголизма, пройти детоксикацию и восстановление в комфортных домашних условиях. Этот процесс включает в себя применение медицинских препаратов, направленных на снижение симптомов абстиненции, а также тщательное наблюдение за состоянием пациента. Большинство пациентов предпочитают такую услугу, поскольку она исключает необходимость госпитализации и дает возможность восстановиться без стресса, связанного с нахождением в больнице.
    Получить дополнительную информацию – вывод из запоя на дому цена екатеринбург

  49. Журнал по станкоинструментальной https://www.stankoinstrument.su промышленности: аналитика, научные разработки и практические рекомендации для развития отрасли

  50. Very good information. Lucky me I recently found your blog by chance (stumbleupon). I’ve bookmarked it for later!

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注