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

18,962 条评论

  1. Этот информационный материал подробно освещает проблему наркозависимости, ее причины и последствия. Мы предлагаем информацию о методах лечения, профилактики и поддерживающих программах. Цель статьи — повысить осведомленность и продвигать идеи о необходимости борьбы с зависимостями.
    Получить полную информацию – врач нарколог на дом круглосуточно

  2. Wow that was unusual. I just wrote an very long comment but after I clicked submit my comment didn’t show up. Grrrr… well I’m not writing all that over again. Anyways, just wanted to say wonderful blog!

  3. В этом обзоре представлены различные методы избавления от зависимости, включая терапевтические и психологические подходы. Мы сравниваем их эффективность и предоставляем рекомендации для тех, кто хочет вернуться к трезвой жизни. Читатели смогут найти информацию о реабилитационных центрах и поддерживающих группах.
    Обратиться к источнику – вывод из запоя на дому цена

  4. Hello there, You’ve performed an excellent job. I’ll certainly digg it and individually suggest to my friends. I am sure they will be benefited from this web site.

  5. Hey there, You’ve done an excellent job. I’ll certainly digg it and in my opinion recommend to my friends. I am confident they will be benefited from this site.

  6. В этой публикации мы предложим ряд рекомендаций по избавлению от зависимостей и успешному восстановлению. Мы обсудим методы привлечения поддержки и важность самосознания. Эти советы помогут людям вернуться к нормальной жизни и стать на путь выздоровления.
    Прочитать подробнее – вызов нарколога на дом стоимость

  7. Нужна бесплатная юридическая консультация? Переходите по запросу консультация юриста РФ онлайн бесплатно в Тюмени и получите помощь опытных правозащитников в любой области права: семейные споры, долги и кредиты, недвижимость, трудовые конфликты, защита прав потребителей и многое другое. Задайте вопрос онлайн или по телефону и получите подробный разбор вашей ситуации и рекомендации адвоката по дальнейшим действиям. Консультация проводится бесплатно и конфиденциально.

  8. В этой статье рассматриваются актуальные вопросы, связанные с развитием медицинской науки и её внедрением в повседневную практику. Особое внимание уделено вопросам профилактики, ранней диагностики и использованию технологий для улучшения здоровья человека.
    Обратиться к источнику – Вывод из запоя анонимно в Москве

  10. 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.
    Полезно знать – капельница от похмелья в Москве

  11. Этот обзор содержит информацию о передовых достижениях в области медицины. Мы разберем инновационные технологии, которые меняют подход к лечению и диагностике, а также их влияние на эффективность оказания медицинской помощи.
    Узнать из первых рук – наркологической помощи в Москве

  12. 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.
    Более того — здесь – вывод из запоя в Москве

  13. Нужна бесплатная юридическая консультация? Переходите по запросу юридическая консультация в Тюмени и получите помощь опытных правозащитников в любой области права: семейные споры, долги и кредиты, недвижимость, трудовые конфликты, защита прав потребителей и многое другое. Задайте вопрос онлайн или по телефону и получите подробный разбор вашей ситуации и рекомендации адвоката по дальнейшим действиям. Консультация проводится бесплатно и конфиденциально.

  14. Мы рассмотрим современные вызовы здравоохранения и пути их решения с помощью технологий и научных исследований. В статье собраны данные о новых лекарствах, методах диагностики и системном подходе к улучшению здоровья населения.
    Тыкай сюда — узнаешь много интересного – наркологическая клиника в москве

  16. 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.
    Узнать больше > – нарколог на дом в екатеринбурге

  17. Этот информативный текст сочетает в себе темы здоровья и зависимости. Мы обсудим, как хронические заболевания могут усугубить зависимости и наоборот, как зависимость может влиять на общее состояние здоровья. Читатели получат представление о комплексном подходе к лечению как физического, так и психического состояния.
    Что ещё? Расскажи всё! – вывод из запоя цена наркология

  18. 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.
    ТОП-5 причин узнать больше – нарколог на дом круглосуточно цены

  20. 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.
    Нажмите, чтобы узнать больше – служба вывода из запоя

  21. 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.
    Практические советы ждут тебя – наркологической помощи в Москве

  23. Hey I know this is off topic but I was wondering if you knew of any widgets I could add to my blog that automatically tweet my newest twitter updates. I’ve been looking for a plug-in like this for quite some time and was hoping maybe you would have some experience with something like this. Please let me know if you run into anything. I truly enjoy reading your blog and I look forward to your new updates.

  24. 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.
    Ознакомиться с теоретической базой – психиатр на дом в Москве

  26. At this time it appears like Drupal is the preferred blogging platform available right now. (from what I’ve read) Is that what you are using on your blog?

  31. 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.
    Узнать больше – вывод из запоя в Москве

  32. Can I simply say what a relief to discover somebody who really knows what they’re talking about on the internet. You definitely realize how to bring an issue to light and make it important. More people really need to read this and understand this side of your story. I was surprised that you’re not more popular since you certainly have the gift.

  33. В этой статье обсуждаются актуальные медицинские вопросы, которые волнуют общество. Мы обращаем внимание на проблемы, касающиеся здравоохранения и лечения, а также на новшества в области медицины. Читатели будут осведомлены о последних событиях и смогут следить за тенденциями в медицине.
    Нажми и узнай всё – анонимный вызов врача нарколога на дом

  34. 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.
    Получить профессиональную консультацию – врач нарколог выезд на дом

  35. В этой статье рассматриваются различные аспекты избавления от зависимости, включая физические и психологические методы. Мы обсудим поддержку, мотивацию и стратегии, которые помогут в процессе выздоровления. Читатели узнают, как преодолеть трудности и двигаться к новой жизни без зависимости.
    Практические советы ждут тебя – clinica plus

  37. Эта публикация раскрывает психологические механизмы зависимости и их роль в развитии расстройств. Читатель узнает о том, как психология влияет на формирование зависимостей и как профессиональная помощь может изменить ситуацию.
    Погрузиться в детали – Вывод из запоя анонимно в Москве

  39. 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.
    Связаться за уточнением – нарколог на дом в Москве

  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.
    Подробнее – вывести из запоя на дому

  42. 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.
    Изучить материалы по теме – msk clinica plus

  43. 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.
    Расширить кругозор по теме – вызвать нарколога на дом анонимно

  44. 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.
    Хочешь знать всё? – вывода из запоя в Москве

  45. Wow that was unusual. I just wrote an extremely long comment but after I clicked submit my comment didn’t appear. Grrrr… well I’m not writing all that over again. Regardless, just wanted to say wonderful blog!

  46. Aw, this was an incredibly good post. Taking the time and actual effort to create a good article… but what can I say… I put things off a lot and don’t seem to get anything done.

  47. В этой статье обсуждаются актуальные медицинские вопросы, которые волнуют общество. Мы обращаем внимание на проблемы, касающиеся здравоохранения и лечения, а также на новшества в области медицины. Читатели будут осведомлены о последних событиях и смогут следить за тенденциями в медицине.
    Наши рекомендации — тут – вывод из запоя круглосуточно

  48. Can I simply just say what a comfort to find an individual who really understands what they’re discussing on the internet. You definitely realize how to bring a problem to light and make it important. More and more people need to look at this and understand this side of your story. I can’t believe you’re not more popular given that you definitely have the gift.

  49. Can I just say what a comfort to find somebody that truly knows what they’re talking about online. You actually understand how to bring an issue to light and make it important. More people should check this out and understand this side of the story. I can’t believe you’re not more popular given that you most certainly have the gift.

  50. Нужна бесплатная юридическая консультация? Переходите по запросу городская юридическая консультация бесплатно в ХМАО и получите помощь опытных правозащитников в любой области права: семейные споры, долги и кредиты, недвижимость, трудовые конфликты, защита прав потребителей и многое другое. Задайте вопрос онлайн или по телефону и получите подробный разбор вашей ситуации и рекомендации адвоката по дальнейшим действиям. Консультация проводится бесплатно и конфиденциально.

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注