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

15,478 条评论

  4. Нарколог на дом в Екатеринбурге: анонимная помощь при алкоголизме, вывод из запоя и поддержка специалистов в наркологической клинике «НЕО+».
    Подробнее тут – вызвать нарколога на дом

  7. В Нижнем Тагиле выездные бригады дежурят 24/7. Координатор уже при первичном звонке собирает ключевые сведения: аллергии, хронические заболевания, список постоянных препаратов, эпизоды судорог или алкогольных психозов в прошлом, последние значения давления и пульса, возможность обеспечить тишину на 2–3 часа, доступ к питьевой воде, особенности подъезда. Вся эта информация помогает врачу подготовить стартовую схему — от выбора профиля инфузии до темпа введения. По запросу организуем немаркированный визит и сдержанные формулировки в документах, чтобы не создавать лишнего внимания со стороны соседей и коллег.
    Получить дополнительную информацию – http://vyvod-iz-zapoya-nizhnij-tagil0.ru/vyvod-iz-zapoya-na-domu-nizhnij-tagil/

  9. 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.
    Детальнее – вывод из запоя цена

  10. 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.
    Полная информация здесь – капельница от похмелья

  11. excellent issues altogether, you simply gained a new reader. What may you recommend about your put up that you made a few days in the past? Any certain?

  12. 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!
    Кликни и узнай всё! – капельница после похмелья

  13. В статье по вопросам здоровья мы рассматриваем актуальные проблемы, с которыми сталкивается общество. Обсуждаются заболевания, факторы риска и важные аспекты профилактики. Читатели получат полезные советы о том, как сохранить здоровье и улучшить качество жизни.
    Уточнить детали – нарколог на дом отзывы

  14. Эта публикация исследует взаимосвязь зависимости и психологии. Мы обсудим, как психологические аспекты влияют на появление зависимостей и процесс выздоровления. Читатели смогут понять важность профессиональной поддержки и применения научных подходов в терапии.
    Перейти к статье – врач нарколог выезд на дом

  16. Нарколог на дом в Екатеринбурге: выезд врача на дом, лечение запоя и консультации в наркологической клинике «НЕО+».
    Получить дополнительную информацию – врач нарколог на дом

  22. 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!
    А что дальше? – вызов врача нарколога

  24. Этот документ охватывает важные аспекты медицинской науки, сосредотачиваясь на ключевых вопросах, касающихся здоровья населения. Мы рассматриваем свежие исследования, клинические рекомендации и лучшие практики, которые помогут улучшить качество лечения и профилактики заболеваний. Читатели получат возможность углубиться в различные медицинские дисциплины.
    Ознакомиться с отчётом – прокапаться от алкоголя в в самаре

  27. Good afternoon!
    Climb the competitive ladder with our specialized wow arena boost service tailored for all skill levels. Our professional PvP players will increase your rating efficiently and securely on any bracket. Choose between 2v2 3v3 or 5v5 arenas depending on your preferred competitive format. We provide detailed strategies and insights if you opt for the self play boosting option. Achieve your desired rank and earn exclusive rewards with our trusted arena boosting team.
    WoW power leveling for casual players. Set and forget. We level you up.
    More detailed information on the website – https://www.wow-power-leveling.org/WorldOfWarcraftRaces/best-wow-tank-class
    dragonflight leveling boost, buy wow gold cheap, safe power leveling
    fast wow boost, wow gold for sale, buy wow power leveling
    Good luck and good gameplay!

  28. Сопровождение в торгах по банкротству — это комплексная юридическая поддержка для безопасного и выгодного участия в электронных торгах. Переходите по запросу юридическая помощь по сопровождению в торгах по банкротству. Проверим объект и документы, оценим риски, подготовим заявку, обеспечим сопровождение на всех этапах процедуры и поможем избежать отказа или потери задатка. Работаем с физическими и юридическими лицами по всей России.

  29. Вывод из запоя на дому — это медицинская помощь, направленная на стабилизацию состояния пациента без госпитализации. Такой формат позволяет начать лечение сразу после обращения и снизить нагрузку на организм, связанную с транспортировкой. В наркологической клинике «Частный медик 24» помощь оказывается с выездом врача, который проводит диагностику и подбирает терапию в зависимости от текущего состояния.
    Подробнее тут – вывод из запоя на дому цена санкт-петербург

  30. Публикация знакомит читателей с различными подходами к реабилитации. От традиционных методов до современных программ — вы узнаете, как выбрать оптимальный путь к выздоровлению и преодолеть препятствия на этом пути.
    Ознакомиться с отчётом – капельница от запоя цена

  35. В обзорной статье вы найдете собрание важных фактов и аналитики по самым разнообразным темам. Мы рассматриваем как современные исследования, так и исторические контексты, чтобы вы могли получить полное представление о предмете. Погрузитесь в мир знаний и сделайте шаг к пониманию!
    Углубить понимание вопроса – вызов нарколога на дом цена

  37. Сопровождение в торгах по банкротству — это комплексная юридическая поддержка для безопасного и выгодного участия в электронных торгах. Переходите по запросу адвокат по участию в торгах по банкротству. Проверим объект и документы, оценим риски, подготовим заявку, обеспечим сопровождение на всех этапах процедуры и поможем избежать отказа или потери задатка. Работаем с физическими и юридическими лицами по всей России.

  39. Эти преимущества делают вывод из запоя на дому с медицинским контролем оптимальным решением для тех, кто хочет быстро и безопасно вернуться к нормальной жизни без необходимости посещать клинику.
    Изучить вопрос глубже – анонимный вывод из запоя на дому екатеринбург

  40. 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.
    Погрузиться в детали – вывести из запоя екатеринбург

  42. Этот обзор предлагает структурированное изложение информации по актуальным вопросам. Материал подан так, чтобы даже новичок мог быстро освоиться в теме и начать использовать полученные знания в практике.
    Погрузиться в научную дискуссию – вызвать капельницу от запоя на дому

  46. 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.
    Перейти к статье – вызвать врача нарколога на дом срочно

  47. Такие симптомы требуют медицинского вмешательства, поскольку могут приводить к ухудшению состояния. Капельница помогает стабилизировать самочувствие и снизить нагрузку на организм. Услуги могут предоставляться анонимно, а при необходимости пациент направляется на лечение в стационаре.
    Получить дополнительные сведения – капельница от похмелья на дому воронеж

  50. 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!
    Читать полностью – сколько стоит капельница от запоя

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注