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

392 条评论

  1. Descubre cocoa casino: tragamonedas clasicas y de video, juegos de mesa, video poker y jackpots en una interfaz intuitiva. Bonos de bienvenida, ofertas de recarga y recompensas de fidelidad, ademas de depositos y retiros rapidos y un atento servicio de atencion al cliente. Solo para adultos. Mayores de 18 anos.

  3. Best lease vps europe. Only TOP European data centers in Estonia, Finland, Germany. All servers are GDPR compliant, blazing fast NVMe SSD drives, reliable network 10+ Gbps, selection of OS templates, 24/7 monitoring, easy remote management.

  4. Вызов электрика https://vash-elektrik24.ru на дом в Москве: оперативный выезд, поиск и устранение неисправностей, установка розеток и выключателей, подключение техники, ремонт проводки. Квалифицированные мастера, точные цены, гарантия на работы и удобное время приезда.

  5. Хочешь сдать авто? скупка автомобилей быстро и безопасно: моментальная оценка, выезд специалиста, оформление сделки и мгновенная выплата наличными или на карту. Покупаем автомобили всех марок и годов, включая битые и после ДТП. Работаем без скрытых комиссий.

  6. Все современные специальности ВГУ им. Машерова в одном разделе: список факультетов, направления подготовки, краткие описания программ, длительность обучения, квалификация выпускника и основные дисциплины. Помогаем абитуриентам выбрать подходящую профессию и траекторию обучения.

  9. Casinos, die Paysafecard https://paysefcard-casino-de.info akzeptieren: Viele Spieler in Deutschland mochten ihr Konto aufladen, ohne ihre Bankdaten anzugeben. Casinos, die Paysafecard akzeptieren, ermoglichen sichere Prepaid-Einzahlungen mit einem festen Guthaben. So behalten Sie die volle Kontrolle uber Ihre Ausgaben und konnen weiterhin Spielautomaten und Live-Dealer-Spiele spielen.

  10. Проблемы с алкоголем? вывод из запоя нарколог: анонимная помощь, круглосуточный выезд врача, детоксикация, капельницы, стабилизация состояния и поддержка. Индивидуальный подход, современные методы и контроль здоровья. Конфиденциально и безопасно.

  11. bukmacher internetowy mostbet pl oferuje szeroki wybor zakladow sportowych, zakladow na zywo i slotow od czolowych dostawcow. Oferuje szybka rejestracje, bonusy dla nowych graczy, przyjazna dla uzytkownika aplikacje mobilna, natychmiastowe wyplaty i calodobowa obsluge klienta.

  15. bukmacher internetowy mostbet oferuje szeroki wybor zakladow sportowych, zakladow na zywo i slotow od czolowych dostawcow. Oferuje szybka rejestracje, bonusy dla nowych graczy, przyjazna dla uzytkownika aplikacje mobilna, natychmiastowe wyplaty i calodobowa obsluge klienta.

  21. Женский портал https://forthenaturalwoman.com о жизни, красоте и вдохновении: мода, уход за собой, здоровье, отношения, карьера и личные финансы. Полезные статьи, честные обзоры, советы экспертов и истории реальных женщин. Присоединяйтесь к сообществу и находите идеи для себя каждый день.

  22. Главные новости https://mynewsmonitor.com онлайн: самые важные события дня в сжатом и понятном формате. Политика, экономика, общество, мир, наука и культура. Краткие сводки, развёрнутые статьи, мнения экспертов и удобная лента, которая обновляется в режиме реального времени.

  23. Актуальные и главные https://allnews.in.ua новости: короткие заметки о срочных событиях и развёрнутые аналитические материалы. Помогаем понять, что произошло, почему это важно и к чему может привести. Лента обновляется в течение дня, чтобы вы не упустили ничего значимого.

  24. Главные новости https://newsline.in.ua онлайн: от срочных сообщений до глубоких обзоров и экспертных комментариев. Политика, экономика, безопасность, технологии и культура. Только проверенные факты и удобная лента, чтобы быстро ориентироваться во всём, что происходит.

  25. Все главные https://ua-news.com.ua новости в одном потоке: актуальные события, важные решения, прогнозы, мнения и аналитика. Помогаем понять, что стоит за заголовками, как события связаны между собой и почему они значимы. Обновления в режиме реального времени.

  26. Главные новости https://ukrnews.in.ua сегодня: политика, экономика, международные события, наука, культура и общественные темы. Оперативные сводки, анализ и подробные статьи. Полная картина дня, собранная в одном месте для удобного и быстрого чтения.

  27. Новостной портал https://ua-today.com.ua с акцентом на достоверность: только проверенные источники, факты, комментарии экспертов и глубокая аналитика. Удобная лента событий, фильтры по темам, архив материалов и быстрый доступ к главному за день.

  28. Современный авто https://cargurus.com.ua портал: свежие новости, премьеры, обзоры новых и подержанных автомобилей, тест-драйвы, советы по эксплуатации и страхованию. Удобный поиск по маркам и моделям, рейтинги, подборки и полезные материалы для автолюбителей любого уровня.

  29. Онлайн авто https://autoindustriya.com.ua портал: всё об автомобилях и автожизни. Обзоры и сравнения моделей, тест-драйвы, лайфхаки по ремонту и обслуживанию, информация о кредитах и лизинге, новости рынка. Помогаем выбрать машину, понять тонкости владения и сэкономить на содержании.

  30. Современный женский https://womanstyle.com.ua портал для тех, кто хочет успевать всё: стиль и красота, психология и отношения, материнство, дом, путешествия и работа. Практичные лайфхаки, чек-листы, подборки и мотивационные материалы, которые помогают заботиться о себе и жить в балансе.

  31. Женский портал https://womanblog.com.ua с актуальными темами: тренды моды и макияжа, здоровье, фитнес, питание, саморазвитие и вдохновляющие истории. Ежедневные обновления, рекомендации специалистов и подборки идей для повседневной жизни, карьеры и личного счастья.

  32. Современный новостной https://arguments.com.ua портал: главные новости дня, поясняющая аналитика, мнения экспертов и репортажи с мест событий. Лента в реальном времени, тематические рубрики, фото и видео. Помогаем разобраться в том, что происходит в стране и мире.

  33. Авто портал https://automotive-news.com.ua для тех, кто живёт автомобилями: новости автопрома, обзоры машин, тест-драйвы, советы по выбору и обслуживанию, сравнение моделей и подбор авто по параметрам. Фото, видео, мнения экспертов и реальные отзывы владельцев в одном месте.

  34. Строительный портал https://garden-story.com для профессионалов и частных мастеров: статьи и инструкции по ремонту, отделке и строительству, обзоры материалов и инструментов, калькуляторы, сметы, фото-примеры и советы экспертов. Всё, чтобы грамотно спланировать и выполнить работы.

  35. Портал о ремонте https://remont-sam.com и строительстве: от подготовки проекта и сметы до отделки и декора. Подробные инструкции, обзоры инструментов, рейтинги материалов, фото-примеры и лайфхаки. Удобная навигация по темам помогает быстро найти нужное решение для вашего объекта.

  36. Строительный портал https://sovetremont.com с практическими советами: ремонт квартир, строительство домов, инженерные системы, отделка, фасады, кровля и благоустройство. Руководства, видео, расчёты и рекомендации экспертов, которые помогают экономить время и деньги.

  37. Портал о строительстве https://stroyline.com и ремонте: пошаговые инструкции, обзоры материалов, калькуляторы, идеи планировок и дизайна, советы мастеров и реальные примеры. Помогаем спланировать работы, избежать типичных ошибок и сэкономить время и бюджет.

  38. Онлайн-портал https://stroyinfo.com о строительстве и ремонте для владельцев квартир, домов и дач: полезные статьи, схемы, чек-листы, подбор материалов и техники, советы по отделке и инженерным системам. Всё, чтобы сделать ремонт своими руками или грамотно контролировать подрядчиков.

  39. Свежие новости https://ukrportal.com.ua Украины и мира: политика, экономика, общество, происшествия, аналитика и авторские материалы. Оперативные обновления 24/7, проверенные факты и объективная подача. Следите за ключевыми событиями, которые формируют будущее страны и всего мира.

  40. Актуальные новости https://ukrmedia24.com.ua Украины и мира в одном месте: главные события дня, обзоры, комментарии экспертов, репортажи и эксклюзивные материалы. Политика, экономика, технологии, культура и спорт. Быстро, достоверно и удобно для ежедневного чтения.

  41. Новости Украины https://ukrinfo24.com.ua и мира: оперативная информация, разбор ключевых событий, интервью, репортажи и аналитика. Только проверенные источники и объективная подача. Будьте в курсе того, что происходит в стране и на международной арене прямо сейчас.

  42. Лента новостей https://uavesti.com.ua Украины и мира: самые важные события дня, актуальные темы, экспертные оценки и глубокая аналитика. Удобный формат, быстрые обновления, проверенные данные. Политика, общество, экономика, культура и мировые тенденции — всё на одной платформе.

  43. Все новости https://uanews24.com.ua Украины и мира — быстро, достоверно и понятно: события в политике, экономике, науке, культуре и спорте. Подробные обзоры, интервью и аналитика помогают увидеть полную картину происходящего. Ежедневные обновления и удобная навигация.

  44. Сайт для женщин https://golosiyiv.kiev.ua которые ценят себя и своё время: полезные статьи о моде и уходе, психологии, детях, отношениях, работе и хобби. Подборки идей, гайды, чек-листы и вдохновляющие истории. Помогаем находить баланс между заботой о других и заботой о себе.

  45. Онлайн-сайт https://funtura.com.ua для женщин любого возраста: тренды моды и макияжа, здоровый образ жизни, питание, фитнес, отношения и саморазвитие. Регулярные обновления, советы экспертов и вдохновляющие материалы, которые помогают чувствовать себя увереннее каждый день.

  46. Сайт для женщин https://e-times.com.ua о жизни, красоте и вдохновении: мода, макияж, уход за собой, здоровье, отношения, семья и карьера. Практичные советы, обзоры, чек-листы и личные истории. Помогаем заботиться о себе, развиваться и находить новые идеи каждый день.

  47. Онлайн женский https://womenclub.kr.ua портал для девушек и женщин любого возраста: статьи про красоту и уход, отношения, семью, детей, карьеру и хобби. Удобная навигация по разделам, полезные советы, тесты и подборки, которые помогают находить ответы на важные вопросы.

  48. Журнал о животных https://zoo-park.com дикая природа и домашние питомцы. Познавательные материалы, фотоистории, редкие виды, повадки, экология и ответственное содержание. Понятные гайды по уходу, выбору питомца и безопасному общению с животными.

  49. Журнал о животных https://myzoofriend.com советы по уходу за питомцами, здоровье, питание, воспитание и поведение. Обзоры кормов и аксессуаров, рекомендации ветеринаров, истории спасения и интересные факты о кошках, собаках и дикой природе.

  50. Авто портал https://just-forum.com с полным набором разделов: новости, обзоры, тесты, подержанные авто, советы по покупке, эксплуатации и продаже автомобиля. Честные мнения экспертов, реальные отзывы, подборки лучших моделей и удобная навигация по маркам и классам.

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注