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

19,012 条评论

  2. В этой статье мы рассматриваем разные способы борьбы с алкогольной зависимостью. Обсуждаются методы лечения, программы реабилитации и советы для поддержки близких. Читатели получат информацию о том, как преодолеть зависимость и добиться успешного выздоровления.
    Проверенные методы — узнай сейчас – капельница от запоя

  3. Этот обзор сосредоточен на различных подходах к избавлению от зависимости. Мы изучим традиционные и альтернативные методы, а также их сочетание для достижения максимальной эффективности. Читатели смогут открыть для себя новые стратегии и подходы, которые помогут в их борьбе с зависимостями.
    Подробности по ссылке – clinica plus в костроме

  4. В данной публикации мы поговорим о процессе восстановления от зависимости, о том, как вернуть себе нормальную жизнь. Мы обсудим преодоление трудностей, значимость поддержки и наличие программ реабилитации. Читатели смогут узнать о ключевых шагах к успешному восстановлению.
    Получить больше информации – вывод из запоя с выездом

  5. В этой статье рассматривается комплексный подход к избавлению от зависимости. Читатель узнает, как сочетание физического, психологического и духовного восстановления помогает достичь стойкого выздоровления.
    Кликни, не пожалеешь – вывод из запоя дешево

  6. Эта публикация посвящена актуальным вопросам современной медицины и здравоохранения. Мы обсудим новейшие технологии диагностики и лечения, а также их влияние на продолжительность и качество жизни. Читатель найдет здесь информацию о научных исследованиях и перспективных разработках, доступно изложенную для широкой аудитории.
    Ссылка на источник – срочно врач нарколог на дом

  7. We are a gaggle of volunteers and starting a brand new scheme in our community. Your site provided us with useful info to work on. You have performed an impressive task and our whole group will probably be thankful to you.

  8. В этом исследовании рассмотрены методы лечения зависимостей и их эффективность. Мы проанализируем различные подходы, используемые в реабилитационных центрах, и представим данные о результативности программ. Читатели получат надежные и научно обоснованные сведения о данной проблеме.
    Познакомиться с результатами исследований – капельница от похмелья клиника

  10. В этой заметке мы представляем шаги, которые помогут в процессе преодоления зависимостей. Рассматриваются стратегии поддержки и чек-листы для тех, кто хочет сделать первый шаг к выздоровлению. Наша цель — вдохновить читателей на положительные изменения и поддержать их в трудных моментах.
    Узнайте всю правду – капельницы от похмелья в Ижевске

  11. The objective tone you maintained throughout this piece is truly appreciated. It is always great to find content that delivers easy-to-understand, unbiased information without any unnecessary noise.

    hanna owo porn

  12. Этот текст посвящён сложным аспектам зависимости и её влиянию на жизнь человека. Мы обсудим психологические, физические и социальные последствия зависимого поведения, а также важность своевременного обращения за помощью.
    Расширить кругозор по теме – наркологическая клиника в твери

  13. Текст посвящён распространённым мифам о зависимости и их развенчанию. Мы предоставим научно обоснованную информацию и дадим рекомендации по выбору эффективного способа борьбы с зависимым поведением.
    Подробнее – капельница от похмелья

  14. 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.
    Посмотреть подробности – вывода из запоя на дому в Костроме

  17. 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.
    Подробнее тут – клиника плюс

  22. В данной статье мы поговорим о будущем медицины, акцентируя внимание на прорывных разработках и их потенциале. Читатель узнает о новых подходах к лечению, роли искусственного интеллекта и возможностях персонализированной медицины.
    Не пропусти важное – капельница при алкогольной интоксикации цена на дому

  23. Читатели получат представление о том, как современные технологии влияют на развитие медицины. Обсуждаются новые методы лечения, персонализированный подход и роль цифровых решений в повышении качества медицинских услуг.
    Открыть полностью – клиника плюс кострома

  25. Эта статья подробно расскажет о процессе выздоровления, который включает в себя эмоциональную, физическую и психологическую реабилитацию. Мы обсуждаем значимость поддержки и наличие профессиональных программ. Читатели узнают, как строить новую жизнь и не возвращаться к старым привычкам.
    Более того — здесь – наркологическая клиника в екатеринбурге

  26. 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.
    Переходите по ссылке ниже – наркологическая клиника в курске

  27. В этом обзоре мы обсудим современные методы борьбы с зависимостями, включая медикаментозную терапию и психотерапию. Мы представим последние исследования и их результаты, чтобы читатели могли быть в курсе наиболее эффективных подходов к лечению и поддержке.
    Осуществить глубокий анализ – поставить капельницу от запоя на дому

  28. В этой публикации мы рассматриваем важную тему борьбы с зависимостями, включая алкогольную и наркотическую зависимости. Мы обсудим методы лечения, реабилитации и поддержку, которые могут помочь людям, столкнувшимся с этой проблемой. Читатели узнают о перспективах выздоровления и важности комплексного подхода.
    Подробнее можно узнать тут – клиника плюс краснодар

  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.
    Узнайте всю правду – clinica plus

  30. В данном материале представлены ключевые тенденции в сфере медицинской науки и практики. Вы узнаете о последних открытиях, инновационных подходах к терапии и важности профилактики заболеваний. Особое внимание уделено практическому применению новых методов в клинической практике.
    Более подробно об этом – clinica plus в курске

  31. Разработка сайтов на 1С-Битрикс — надежное решение для бизнеса любого масштаба. Переходите по запросу создание сайтов Bitrix. Создаем корпоративные сайты, интернет-магазины и порталы с удобным управлением, высокой производительностью и интеграцией с CRM, 1С и другими сервисами. Выполняем полный цикл работ: от проектирования и дизайна до запуска и технической поддержки. Разрабатываем современные сайты, которые помогают привлекать клиентов и увеличивать продажи.

  32. Эта статья освещает различные аспекты освобождения от зависимости и пути к выздоровлению. Мы обсуждаем важность осознания своей проблемы и обращения за помощью. Читатели получат практические советы о том, как преодолевать трудности и строить новую жизнь без зависимости.
    Связаться за уточнением – капельницы от похмелья в Курске

  34. Simply desire to say your article is as astounding. The clarity in your post is simply excellent and i could assume you are an expert on this subject. Fine with your permission let me to grab your feed to keep updated with forthcoming post. Thanks a million and please keep up the gratifying work.

  36. В этой статье мы рассматриваем разрушительное влияние зависимости на жизнь человека. Обсуждаются аспекты, такие как здоровье, отношения и профессиональные достижения. Читатели узнают о необходимости обращения за помощью и о путях к восстановлению.
    Читать полностью – психолог калуга анонимный помощь

  40. 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.
    А есть ли продолжение? – лечение алкоголизма и наркомании недорого

  41. В статье рассматриваются различные стратегии борьбы с зависимостями, включая проверенные методы и реальные истории успеха. Читатель узнает, какие подходы наиболее эффективны и как начать путь к выздоровлению.
    Проверенные методы — узнай сейчас – clinica plus

  42. Эта доказательная статья представляет собой глубокое погружение в успехи и вызовы лечения зависимостей. Мы обращаемся к научным исследованиям и опыту специалистов, чтобы предоставить читателям надежные данные об эффективности различных методик. Изучите, что работает лучше всего, и получите информацию от экспертов.
    Прочесть всё о… – клиника плюс кострома

  44. В этой публикации мы рассматриваем важную тему борьбы с зависимостями, включая алкогольную и наркотическую зависимости. Мы обсудим методы лечения, реабилитации и поддержку, которые могут помочь людям, столкнувшимся с этой проблемой. Читатели узнают о перспективах выздоровления и важности комплексного подхода.
    Погрузиться в научную дискуссию – clinica plus в костроме

  45. Обзор посвящён процессу восстановления после зависимостей. Мы расскажем о различных этапах реабилитации, поддерживающих ресурсах и важности мотивации в достижении устойчивого выздоровления.
    Секреты успеха внутри – вывод из запоя в Луганске

  48. В данном обзоре представлены основные направления и тренды в области медицины. Мы обсудим актуальные проблемы здравоохранения, свежие открытия и новые подходы, которые меняют представление о лечении и профилактике заболеваний. Эта информация будет полезна как специалистам, так и широкой публике.
    Связаться за уточнением – вызвать капельницу от запоя на дому

  49. Этот текст посвящён сложным аспектам зависимости и её влиянию на жизнь человека. Мы обсудим психологические, физические и социальные последствия зависимого поведения, а также важность своевременного обращения за помощью.
    Перейти к статье – Врач нарколог Голев Роман Викторович

  50. Эта публикация содержит ценные советы и рекомендации по избавлению от зависимости. Мы обсуждаем различные стратегии, которые могут помочь в процессе выздоровления и важность обращения за помощью. Читатели смогут использовать полученные знания для улучшения своего состояния.
    Изучите внимательнее – наркологическая клиника в москве

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注