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

393 条评论

  1. Your dynox.cn website could be missing out on thousands of visitors. Use our AI powered system to drive targeted traffic to your website and increase leads and sales for free: https://cutt.ly/Bty5skqS

  8. Новинний портал Ужгорода https://88000.com.ua головні події міста, політика, економіка, культура, спорт та життя городян. Оперативні новини, репортажі, інтерв’ю та аналітика. Все важливе про Ужгород в одному місці, зручно з телефону та комп’ютера.

  12. Casino utan svensk licens https://casinos-utan-licens.se ar onlineplattformar som drivs av operatorer med licens fran andra europeiska jurisdiktioner. De erbjuder ofta ett bredare utbud av tjanster och anvander egna regler for registrering och betalningar. For spelare innebar detta andra rutiner for sakerhet, verifiering och ansvarsfullt spelande.

  13. I casino crypto https://crypto-casino-it.com sono piattaforme online che utilizzano valute digitali per transazioni rapide e sicure. Permettono di vedere in pratica i vantaggi della blockchain: trasparenza dei processi, assenza di intermediari, trasferimenti internazionali agevoli e un’interfaccia moderna, pensata per un’esperienza tecnologica degli utenti.

  14. Use hyperliquid trade for stable and efficient trading. The platform combines security, high liquidity, advanced solutions, and user-friendly functionality suitable for both beginners and professional traders.

  15. Explore swap hyperliquid and gain unlimited access to a modern, decentralized market. Trade derivatives, manage your portfolio, utilize analytics, and initiate trades in a next-generation ecosystem.

  16. Discover hyperliquid trade a platform for fast and secure trading without intermediaries. Gain access to innovative tools, low fees, deep liquidity, and a transparent ecosystem for working with digital assets.

  17. Choose swap hyperevm as a convenient tool for trading and investing. The platform offers speed, reliability, advanced features, and fair pricing for cryptocurrency trading.

  18. Choose swap hyperliquid — a platform for traders who demand speed and control: over 100 pairs per transaction, flexible orders, HL token staking, and risk management tools. Support for algorithmic strategies and advanced analytics.

  19. Check out swap hyperevm, a modern DEX with its own L1: minimal fees, instant order execution, and on-chain transparency. Ideal for those who want the speed of a CEX and the benefits of decentralization.

  20. Открываешь бизнес? открытие бизнеса в оаэ полный пакет услуг: консультация по структуре, подготовка и подача документов, получение коммерческой лицензии, оформление рабочих виз, помощь в открытии корпоративного счета, налоговое планирование и пострегистрационная поддержка. Гарантия конфиденциальности.

  21. Хотите открыть компанию оаэ? Предоставим полный комплекс услуг: выбор free zone, регистрация компании, лицензирование, визовая поддержка, банковский счет и бухгалтерия. Прозрачные условия, быстрые сроки и сопровождение до полного запуска бизнеса.

  22. Предлагаем учреждение холдингов оаэ для международного бизнеса: подбор free zone или mainland, разработка структуры владения, подготовка учредительных документов, лицензирование, банковское сопровождение и поддержка по налогам. Конфиденциальность и прозрачные условия работы.

  23. Хочешь фонд? личные фонды оаэ — безопасный инструмент для защиты активов и наследственного планирования. Помогаем выбрать структуру, подготовить документы, зарегистрировать фонд, обеспечить конфиденциальность, управление и соответствие международным требованиям.

  24. Профессиональное учреждение семейных офисов оаэ: от разработки стратегии управления семейным капиталом и выбора юрисдикции до регистрации, комплаенса, настройки банковских отношений и сопровождения инвестиционных проектов. Полная конфиденциальность и защита интересов семьи.

  25. Хотите открыть счёт? открыть счет в банке оаэ Подбираем оптимальный банк, собираем документы, готовим к комплаенсу, сопровождаем весь процесс до успешного открытия. Поддерживаем предпринимателей, инвесторов и резидентов с учётом всех требований.

  27. Нужна виза? рабочая виза в оаэ под ключ: проверка документов, контракт с работодателем, получение разрешения на работу, медкомиссия, подача заявки и выпуск резидентской визы. Сопровождаем весь процесс и помогаем быстро получить Emirates ID.

  28. Комплексные трудовые соглашения оаэ: юридический аудит текущих контрактов, разработка новых документов, адаптация под отрасль и требования компании, защита прав работников и работодателей. Гарантируем корректность и соблюдение всех норм.

  29. Разрабатываем опционные планы в оаэ под ключ: анализ корпоративной структуры, выбор модели vesting, подготовка опционных соглашений, настройка механики выхода и выкупа долей. Помогаем выстроить прозрачную и понятную систему долгосрочной мотивации команды.

  30. Corporate business accounts uae made simple: we help choose the right bank, prepare documents, meet compliance requirements, arrange interviews and support the entire onboarding process. Reliable assistance for startups, SMEs, holding companies and international businesses.

  31. Get your uae golden visa with full support: we analyse your profile, select the right category (investor, business owner, specialist), prepare a compliant file, submit the application and follow up with authorities. Transparent process, clear requirements and reliable guidance.

  32. Comprehensive tax consultants in uae: advisory on corporate tax, VAT, group restructuring, profit allocation, substance and reporting obligations. We provide practical strategies to optimise taxation and ensure accurate, compliant financial management.

  33. Professional company setup dubai: advisory on jurisdiction and licence type, company registration, visa processing, corporate bank account opening and ongoing compliance. Transparent costs, clear timelines and tailored solutions for your project.

  34. Trusted accounting firm dubai providing bookkeeping, financial reporting, VAT filing, corporate tax compliance, audits and payroll services. We support free zone and mainland companies with accurate records, transparent processes and full regulatory compliance.

  35. Comprehensive consular support uae: embassy and consulate liaison, legalisation and attestation of documents, visa assistance, translations and filings with local authorities. Reliable, confidential service for expatriates, investors and corporate clients.

  36. Want to obtain an investor visa uae? We guide you through business setup or property investment requirements, prepare documentation, submit your application and ensure smooth processing. Transparent, efficient and tailored to your goals.

  38. End-to-end corporate setup uae: company formation, trade licence, corporate documentation, visa processing, bank account assistance and compliance checks. We streamline incorporation and help establish a strong operational foundation in the UAE.

  39. Launch your fund setup uae with end-to-end support: structuring, legal documentation, licensing, AML/KYC compliance, corporate setup and administration. We help create flexible investment vehicles for global investors and family wealth platforms.

  40. Set up a uae holding company with full legal and corporate support. We help select the right jurisdiction, prepare documents, register the entity, coordinate banking and ensure compliance with substance, tax and reporting rules for international groups.

  41. Comprehensive family office setup uae: from choosing the right jurisdiction and legal structure to incorporation, banking, policies, reporting and ongoing administration. Tailored solutions for families consolidating wealth, protecting assets and planning succession.

  42. Need legalization of documents for uae? We manage the entire process — review, notarisation, ministry approvals, embassy attestation and translation. Suitable for business setup, visas, employment, education and property transactions. Efficient and hassle-free.

  43. Need a power of attorney uae? We draft POA documents, organise notary appointments, handle MOFA attestation, embassy legalisation and certified translations. Ideal for delegating authority for banking, business, real estate and legal procedures.

  44. Need a will uae? We help structure inheritances, appoint executors and guardians, cover local and foreign assets and prepare documents in line with UAE requirements. Step-by-step guidance from first consultation to registration and safe storage of your will.

  45. Open a brokerage account uae with full support. We review your goals, recommend regulated platforms, guide you through compliance, handle documentation and assist with activation. Ideal for stock, ETF, bond and multi-asset trading from a trusted jurisdiction.

  46. Complete uae work visa support: from eligibility check and document preparation to work permit approval, medical tests and residence visa issuance. Ideal for professionals moving to Dubai, Abu Dhabi and other emirates for long-term employment.

  47. Авиабилеты в Китай https://chinaavia.com по выгодным ценам: удобный поиск рейсов, сравнение тарифов, прямые и стыковочные перелёты, актуальные расписания. Бронируйте билеты в Пекин, Шанхай, Гуанчжоу и другие города онлайн. Надёжная оплата и мгновенная выдача электронного билета.

  48. Leading dealer http://jachta.lt/mecstats/index.php?page=reffer_detail&dom=npprteam.shop/en/?cat_id%3D10400 is happy to present instant access to buy premium credentials for business. A unique feature of our service is our in-depth learning center, containing up-to-date manuals on traffic arbitrage. Within the materials, our team shares insights regarding trackers to maximize profits for your marketing efforts. The shop contains accounts for FB, Insta, Telegram for all needs: from softregs up to verified profiles with cookies.

  50. Platforma internetowa mostbet casino: zaklady przedmeczowe i na zywo, wysokie kursy, akumulatory, zaklady na sumy i handicapy, a takze popularne sloty i kasyno na zywo. Bonus powitalny, regularne promocje, szybkie wyplaty na karty i portfele.

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注