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

15,587 条评论

  1. В Санкт-Петербурге услуга вывода из запоя на дому применяется в ситуациях, когда требуется медицинская помощь, но нет показаний к стационарному лечению. Врач проводит консультацию, оценивает состояние пациента, длительность употребления и выраженность симптомов, после чего принимает решение о тактике лечения при алкоголизме. Важно, что терапия начинается сразу после осмотра, а при необходимости можно заранее заказать выезд специалистов.
    Разобраться лучше – нарколог на дом вывод из запоя санкт-петербург

  2. Продолжительное употребление алкоголя неизбежно переводит организм в состояние хронической интоксикации, при котором собственные компенсаторные механизмы перестают справиться с нарастающей токсической нагрузкой. Накапливающиеся продукты метаболизма этанола, дефицит электролитов, нарушение работы ферментных систем и дисфункция центральной нервной системы формируют клиническую картину, требующую не симптоматического облегчения, а комплексного медицинского вмешательства. Вывод из запоя в стационаре в Нижнем Новгороде в наркологической клинике «Стармед» организован с соблюдением современных протоколов доказательной медицины, где безопасность пациента, непрерывный мониторинг и персонализированный подбор терапии являются абсолютным приоритетом. Мы понимаем, что кризисные состояния не терпят отлагательств, поэтому наши квалифицированные специалисты готовы быстро оценить клиническую ситуацию, организовать безопасную транспортировку и запустить детоксикационный протокол без задержек. Все манипуляции проводятся в лицензированных условиях, с непрерывным отслеживанием витальных показателей и строгим соблюдением врачебной этики. Первичная оценка состояния начинается с дистанционной консультации, что позволяет врачам заранее подготовить необходимое оборудование, скорректировать план госпитализации и минимизировать время между обращением и началом терапии. Такой подход исключает хаотичные решения и фокусирует внимание на реальных медицинских проблемах, требующих системного решения.
    Получить дополнительные сведения – вывод из запоя в стационаре анонимно нижний новгород

  4. Hey There. I discovered your weblog the usage of msn. That is a very neatly written article. I’ll be sure to bookmark it and return to learn extra of your useful info. Thank you for the post. I will definitely return.

  8. За выездом врача чаще обращаются тогда, когда человеку тяжело добраться до клиники, он ослаблен после нескольких дней употребления алкоголя или родственникам важно быстрее понять, какая тактика будет безопасной. После осмотра можно определить, нужна ли капельница, достаточно ли детоксикации на дому, требуется ли повторное наблюдение, а в дальнейшем — консультация по лечению алкоголизма, кодирование или реабилитация. В части случаев уже первый звонок позволяет понять, идет ли речь только о временном ухудшении самочувствия или о состоянии, при котором может потребоваться вывод из запоя в стационаре.
    Получить больше информации – вызов нарколога на дом екатеринбург

  9. Эта статья предлагает уникальную подборку занимательных фактов и необычных историй, которые вы, возможно, не знали. Мы постараемся вдохновить ваше воображение и разнообразить ваш кругозор, погружая вас в мир, полный интересных открытий. Читайте и открывайте для себя новое!
    Углубить понимание вопроса – вызов на дом нарколога

  10. Публикация приглашает вас исследовать неизведанное — от древних тайн до современных достижений науки. Вы узнаете, как случайные находки превращались в революции, а смелые мысли — в новые эры человеческого прогресса.
    Где можно узнать подробнее? – вывод из запоя нижний новгород

  12. Предлагаем вашему вниманию интересную справочную статью, в которой собраны ключевые моменты и нюансы по актуальным вопросам. Эта информация будет полезна как для профессионалов, так и для тех, кто только начинает изучать тему. Узнайте ответы на важные вопросы и расширьте свои знания!
    Прочесть заключение эксперта – поставить капельницу от запоя

  17. Процесс лечения капельницей помогает улучшить состояние пациента уже через короткий период. Важно, что процедура не только снимает симптомы похмелья, но и восстанавливает нормальную работу печени, почек и других органов, пострадавших от токсического воздействия алкоголя. Это помогает предотвратить долгосрочные последствия интоксикации, такие как хроническая усталость, проблемы с органами и психоэмоциональные расстройства.
    Получить дополнительную информацию – капельница от похмелья на дому екатеринбург

  20. 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.
    Познакомиться с результатами исследований – вывод из запоя капельница

  22. В Нижнем Новгороде услуга выезда нарколога чаще всего используется при состояниях, когда пациент физически не может посетить клинику или требуется срочное медицинское вмешательство. Врач приезжает с необходимыми препаратами и оборудованием, проводит осмотр и сразу приступает к лечению. Такой формат особенно важен при выраженной интоксикации и нестабильном состоянии.
    Подробнее тут – нарколог на дом цена в нижнем новгороде

  25. 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.
    А что дальше? – лечение алкоголизма с выездом на дом

  26. 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.
    Узнать больше – вывод из запоя на дому нижний новгород круглосуточно

  28. Вывод из запоя на дому в Санкт-Петербурге с выездом специалиста, стабилизацией состояния и медицинской поддержкой в наркологической клинике «Частный медик 24»
    Подробнее – нарколог на дом вывод из запоя

  36. Шаблоны юридических документов — удобное решение для быстрого и грамотного оформления договоров, заявлений и иных правовых бумаг. Переходите по запросу скачать юридические документы. Готовые формы разработаны с учетом законодательства и помогают избежать ошибок. Скачивайте, адаптируйте под свою ситуацию и экономьте время на подготовке документов без лишних затрат.

  38. Нарколог на дом в Екатеринбурге: срочная медицинская помощь, капельницы и восстановление состояния в наркологической клинике «НЕО+».
    Получить дополнительные сведения – http://narkolog-na-dom-ekaterinburg-3.ru/

  40. Наиболее частыми причинами обращения становятся выраженная слабость, тремор, нарушение сна, тревога, учащенный пульс, скачки артериального давления, тошнота и признаки обезвоживания. Эти симптомы могут сочетаться между собой и усиливаться после прекращения употребления алкоголя, особенно после нескольких дней запоя.
    Разобраться лучше – нарколог на дом цена

  41. Круглосуточный режим работы в клинике «Чистый Баланс» обусловлен особенностями течения зависимостей, при которых острые состояния нередко развиваются внезапно. Нарколог на дом в Ростове-на-Дону обеспечивает возможность оперативной диагностики и начала лечения без временных ограничений. Клиническая практика подтверждает, что своевременное вмешательство на дому позволяет стабилизировать состояние пациента и предотвратить развитие тяжёлых последствий.
    Узнать больше – https://narkolog-na-dom-v-rnd19.ru/narkolog-rostov-baumana/

  43. Этот медицинский обзор сосредоточен на последних достижениях, которые оказывают влияние на пациентов и медицинскую практику. Мы разбираем инновационные методы лечения и исследований, акцентируя внимание на их значимости для общественного здоровья. Читатели узнают о свежих данных и их возможном применении.
    Связаться за уточнением – выезд нарколога москва

  44. В этой статье представлен занимательный и актуальный контент, который заставит вас задуматься. Мы обсуждаем насущные вопросы и проблемы, а также освещаем истории, которые вдохновляют на действия и изменения. Узнайте, что стоит за событиями нашего времени!
    Изучить вопрос глубже – вывод из запоя самара на дому

  45. На каждом этапе лечения нарколог контролирует витальные показатели, оценивает динамику восстановления и при необходимости корректирует терапию. Такой подход исключает резкие перепады давления, нарушения сердечного ритма и другие побочные эффекты, часто возникающие при попытках вывести пациента из запоя без медицинского участия.
    Подробнее – http://vyvod-iz-zapoya-v-rnd19.ru/

  47. 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!
    Лучшее решение — прямо здесь – наркология на дому вызов нарколога

  49. Hi, I do believe this is a great website. I stumbledupon it ;) I will come back once again since I book marked it. Money and freedom is the best way to change, may you be rich and continue to guide other people.

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注