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

26,458 条评论

  2. Москва, всем привет Ситуация критическая Соседи стучат в стену Нужна срочная помощь на дому Короче, только это реально спасло — снятие интоксикации на дому быстро Сняли ломку и стабилизировали состояние В общем, не потеряйте контакты — вывод из запоя недорого в москве https://anonimnyj.vyvod-iz-zapoya-na-domu-moskva.ru Не ждите пока станет хуже Перешлите тем кто в такой же ситуации

  3. Wow that was odd. 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. Regardless, just wanted to say wonderful blog!

  4. Нужна бесплатная юридическая консультация? Переходите по запросу бесплатная юридическая консультация по интернету онлайн в Ульяновской области 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.

  5. Врач учитывает симптомы, риски, анамнез и семейную ситуацию, чтобы предложить подходящую программу.
    Узнать больше – vrach vyvod iz zapoya

  7. В центре применяется последовательная модель лечения, включающая диагностику, детоксикацию, психотерапию, восстановление социальных навыков и постлечебное сопровождение. Такой подход даёт устойчивый эффект даже при тяжёлых формах зависимости.
    Выяснить больше – наркологические клиники алкоголизм волгоград

  9. Вывод из запоя включает комплекс мер, направленных на детоксикацию организма, стабилизацию состояния и снятие абстинентного синдрома. В течение первых часов специалист контролирует давление, пульс, дыхание и уровень сознания. Современные методики позволяют уменьшить тошноту, тремор, тревогу, болевой синдром и другие проявления отравления. Эффективность лечения повышается, когда пациент соблюдает рекомендации и после стабилизации продолжает лечение алкогольной зависимости.
    Получить больше информации – http://vyvod-iz-zapoya-krasnogorsk2.ru/

  10. Нужна бесплатная юридическая консультация? Переходите по запросу бесплатная юридическая консультация в Ульяновской области 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.

  11. I do consider all of the ideas you’ve offered to your post. They are very convincing and will certainly work. Nonetheless, the posts are too brief for beginners. May just you please lengthen them a little from subsequent time? Thank you for the post.

  15. Вывод из запоя в Москве — это профессиональная наркологическая помощь, направленная на безопасное прекращение длительного употребления алкоголя и устранение симптомов тяжелой интоксикации. Жителям Красногорска и других городов Московской области доступен срочный выезд на дому, прием в клинике и лечение в стационаре. Экстренное обращение особенно важно, если самочувствие ухудшается, появляются припадки, спутанность сознания или признаки сосудистой и сердечно-сосудистой недостаточности.
    Углубиться в тему – срочный вывод из запоя

  16. После первичной консультации пациент проходит обследование, позволяющее точно определить стадию зависимости и сопутствующие патологии. Используются лабораторные анализы, оценка неврологического статуса и сбор анамнеза. Уже на этом этапе начинается выстраивание контакта между пациентом и врачом, что особенно важно для доверия и готовности включиться в процесс.
    Разобраться лучше – наркологическая клиника наркологический центр волгоград

  17. Наркологическая служба работает круглосуточно, включая выходные дни. Вызов можно оформить на дому в Химках либо обратиться в частный центр для лечения в стационаре. Нарколог проводит осмотр, собирает анамнез, уточняет возраст, длительность запоя, количество выпитого, наличие хронических заболеваний, аллергии и противопоказания. На основе данных диагностики специалист индивидуально подбирает препараты, определяет безопасную дозу и контролирует состояние больного во время процедуры. Анонимность обращения, конфиденциальность персональных данных и отсутствие постановки на государственный учет помогают получить помощь без лишней огласки.
    Подробнее можно узнать тут – https://vyvod-iz-zapoya-v-himki1.ru/

  18. Слушайте кто страховку ищет Менеджеры впаривают лишние услуги Потратил полдня на сравнение Короче, быстро и без лишней головной боли — осаго онлайн оформить страховку на автомобиль с расчетом Сравнил все цены за 2 минуты В общем, жмите чтобы не потерять — осаго онлайн купить недорого осаго онлайн купить недорого Оформляйте ОСАГО онлайн выгодно и быстро Перешлите тому у кого машина

  19. Информация об обращении не передается третьим лицам, а детали лечения обсуждаются только с пациентом.
    Изучить вопрос глубже – vyvod-iz-zapoya-na-domu

  20. Профессиональная наркологическая помощь на дому или в стационаре позволяет подобрать препараты индивидуально, провести диагностику состояния, использовать инфузионные растворы, витамины, гепатопротекторы, седативные средства и другие медикаменты только по результатам осмотра. Такой подход особенно важен при хронических заболеваниях сердца, печени, желудка, поджелудочной железы, сахарном диабете, пожилом возрасте, длительном запойном периоде и высоком уровне интоксикации.
    Получить дополнительную информацию – врач вывод из запоя в геленджике

  21. Москва, всем привет Брат снова сорвался Дети напуганы В больницу тащить страшно Короче, врачи приехали и поставили систему — вывод из запоя круглосуточно с выездом Через пару часов человек пришёл в себя В общем, вся инфа по ссылке — нарколог на дом вывод из запоя нарколог на дом вывод из запоя Вывод из запоя на дому — это реальный выход Перешлите тем кто в такой же ситуации

  22. Частная наркологическая клиника организует лечение запоя на дому, амбулаторное сопровождение, медикаментозное снятие похмельного синдрома и лечение в стационаре. Нарколог выезжает круглосуточно, оценивает физическое и психическое самочувствие пациента, проверяет пульс и артериальное давление, а затем определяет подходящий вариант лечения. Все услуги оказываются анонимно, без передачи сведений по месту работы и без постановки на государственный учет.
    Углубиться в тему – вывод из запоя королев

  24. 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.

  25. Люди подскажите Объездил кучу магазинов — везде одно и то же То пластик трескается Короче, нашел нормальный рейтинг — какие карнизы лучше выбрать по материалу Выбор огромный В общем, жмите чтобы не потерять — бест рейтинг карнизов с электроприводом бест рейтинг карнизов с электроприводом Не покупайте наугад Перешлите тому кто ищет карнизы

  26. Здорово, народ Продавцы вообще ничего не понимают То механизм клинит Короче, нашел нормальный рейтинг — лучшие потолочные карнизы с монтажом Алюминий, сталь, пластик, дерево В общем, сохраняйте себе — бест рейтинг карнизов бест рейтинг карнизов Не покупайте наугад Перешлите тому кто ищет карнизы

  27. Водители отзовитесь Цены у всех разные Везде разные цены и условия Короче, нашел нормальный способ — оформить осаго на автомобиль онлайн недорого с гарантией Оплатил картой за 2 минуты В общем, жмите чтобы не потерять — оформить осаго цена https://ttk2-13.ru Оформляйте ОСАГО онлайн выгодно Перешлите тому у кого машина

  28. Слушайте кто сталкивался Муж просто потерял себя Родственники не знают что делать В больницу тащить страшно Короче, врачи приехали и поставили систему — вывод из запоя на дому недорого с гарантией Поставили капельницу с детоксикационным раствором В общем, жмите чтобы сохранить — вывод из запоя дешево москва вывод из запоя дешево москва Вывод из запоя на дому — это реальный выход Перешлите тем кто в такой же ситуации

  30. Мы работаем круглосуточно, принимаем срочный вызов, консультируем анонимно и индивидуально подбираем необходимые процедуры. В течение нескольких минут после обращения можно получить консультацию, узнать цены, уточнить контакты, оформить заявку и вызвать нарколога. Врач проведет осмотр, подберет препараты, поставит капельницу, даст рекомендации родственникам и при необходимости направит больного в стационарное отделение.
    Получить больше информации – vyvod iz zapoya cena

  33. Помощь оказывают врачи с практикой в наркологии, психиатрии и восстановительной терапии.
    Изучить вопрос глубже – vyvod iz zapoya anonimno

  34. I loved as much as you’ll receive carried out right here. The sketch is tasteful, your authored material stylish. nonetheless, you command get got an shakiness over that you wish be delivering the following. unwell unquestionably come further formerly again as exactly the same nearly a lot often inside case you shield this increase.

  36. Hi there, You have performed an excellent job. I’ll definitely digg it and in my view suggest to my friends. I am sure they’ll be benefited from this web site.

  37. Слушайте кто знает Отец не выходит из штопора Соседи стучат в стену В больницу тащить страшно Короче, единственное что вытащило из запоя — вывод из запоя цена на дому фиксированная Через пару часов человек пришёл в себя В общем, вся инфа по ссылке — Вывод из запоя на дому Вывод из запоя на дому Не ждите пока станет хуже Перешлите тем кто в такой же ситуации

  45. Currently it seems like BlogEngine is the preferred blogging platform available right now. (from what I’ve read) Is that what you are using on your blog?

  46. Народ всем привет Задолбался я уже искать нормальные карнизы То пластик трескается Короче, нашел нормальный рейтинг — какие карнизы лучше выбрать по материалу Отзывы реальных покупателей В общем, сохраняйте себе — какой настенный карниз лучше выбрать какой настенный карниз лучше выбрать Изучите рейтинг перед покупкой Перешлите тому кто ищет карнизы

  47. Кодирование от алкоголизма в Одинцово применяется как важный этап комплексного лечения алкогольной зависимости. Процедура помогает прекратить регулярное употребление спиртного, уменьшить патологическую тягу и получить время для восстановления здоровья, отношений и привычного ритма жизни. Частная наркологическая клиника принимает совершеннолетних пациентов анонимно, проводит предварительную диагностику и подбирает современные методы с учетом возраста, стажа алкоголизма, перенесенных болезней и личной мотивации.
    Подробнее тут – http://kodirovanie-ot-alkogolizma-odintsovo2.ru/

  48. Зависимость — это заболевание, которое разрушает не только тело, но и личность. Оно затрагивает мышление, поведение, разрушает отношения и лишает человека способности контролировать свою жизнь. Наркологическая клиника в Волгограде — профессиональное лечение зависимостей строит свою работу на понимании природы болезни, а не на осуждении. Именно это позволяет добиваться стойких результатов, восстанавливая пациента физически, эмоционально и социально.
    Получить больше информации – частная наркологическая клиника

  49. Заявку можно оставить в любое время, специалист быстро сориентирует по дальнейшим действиям.
    Детальнее – vyvod-iz-zapoya-kapelnica

  50. Aw, this was a very good post. Spending some time and actual effort to generate a good article… but what can I say… I hesitate a whole lot and don’t manage to get anything done.

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注