Linux でスタック割り当てはどのように機能しますか?

スタックメモリの制限が割り当てられていないようです（とにかく、無制限のスタックではできませんでした）。 https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/overcommit-accounting によると:

<ブロック引用>

C 言語スタックの成長は、暗黙的な mremap を行います。絶対的な保証が必要で、エッジの近くで実行する場合は、必要になると思われる最大サイズのスタックを mmap する必要があります。典型的なスタックの使用法では、これは大した問題ではありませんが、本当に気にする場合はまれなケースです

ただし、スタックの mmap はコンパイラの目標になります (そのためのオプションがある場合)。

編集:x84_64 Debian マシンでいくつかのテストを行った後、システムコールなしでスタックが大きくなることがわかりました (strace によると)。）。したがって、これはカーネルが自動的にそれを拡張することを意味します (これが上記の「暗黙的」の意味です)、つまり、明示的な mmap なしで /mremap

これを確認する詳細な情報を見つけるのは非常に困難でした。 Mel Gorman による Understanding The Linux Virtual Memory Manager をお勧めします。答えはセクション 4.6.1 ページフォールトの処理 にあると思います。、「リージョンは無効ですが、スタックのような拡張可能なリージョンの横にあります」という例外と、対応するアクション「リージョンを拡張してページを割り当てる」があります。 D.5.2スタックの拡張も参照してください .

Linux メモリ管理に関するその他の参考文献 (ただし、スタックについてはほとんど何もありません):

メモリに関するよくある質問
Ulrich Drepper によるメモリについてすべてのプログラマが知っておくべきこと

編集 2:この実装には欠点があります。まれに、スタックが制限よりも大きくなる場合でも、スタックヒープの衝突が検出されないことがあります。その理由は、スタック内の変数への書き込みが、割り当てられたヒープメモリで終了する可能性があるためです。この場合、ページフォールトは発生せず、カーネルはスタックを拡張する必要があることを認識できません。 gcc-help リストで開始した GNU/Linux での Silent stack-heap collision のディスカッションで私の例を参照してください。これを避けるために、コンパイラは関数呼び出し時にコードを追加する必要があります。これは -fstack-check で実行できます GCC 用 (詳細については、Ian Lance Taylor の返信と GCC のマニュアルページを参照してください)。

Linux カーネル 4.2

mm/mmap.c#acct_stack_growth は、segfault するかどうかを決定します。 rlim[RLIMIT_STACK] を使用していますこれは POSIX gerlimit(RLIMIT_STACK) に対応します
arch/x86/mm/fault.c#do_page_fault は、最終的に acct_stack_growth を呼び出すチェーンを開始する割り込みハンドラです。
arch/x86/entry/entry_64.S は、ページフォールトハンドラを設定します。その部分を理解するには、ページングについて少し知っておく必要があります:x86 ページングはどのように機能しますか? | |スタックオーバーフロー

最小限のテストプログラム

次に、最小限の NASM 64 ビットプログラムでテストします。

global _start
_start:
    sub rsp, 0x7FF000
    mov [rsp], rax
    mov rax, 60
    mov rdi, 0
    syscall

ASLR をオフにして、環境変数を削除してください。これらはスタックに置かれてスペースを占有します:

echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/randomize_va_space
env -i ./main.out

制限は私の ulimit -s をわずかに下回っています（私にとっては8MiB）。これは、環境に加えて最初にスタックに置かれた追加の System V 指定データが原因のようです。スタックオーバーフロー

本気ならTODOでスタックトップから書き始めてダウンする最小限のinitrdイメージを作ってQEMU+GDBで実行する。 dprintf を入れるスタックアドレスを出力するループ、および acct_stack_growth のブレークポイント .輝かしいものになるでしょう。