我的开发环境，linux系统、x86_64架构
一.栈溢出问题记录
1.背景
大家都知道栈的大小是有上限的，在linux下可以通过命令ulimit -s查看栈的size上限，也可以使用ulimit -a。我的机器默认是8M:
并且，我们也可以通过
ulimit -s命令来设置这个上限。大多数情况下，这个8M的空间已经够用了。但是偶尔也会遇到栈空间不足的情况。栈空间不足我们遇到更多的是下面两种情况：
1.1 函数调用栈帧太深
这种一般见于递归调用栈帧太深或者发生了死循环调用，直到把栈撑爆。我所在的项目，之前遇到过一个函数的const版本实现有问题，导致函数的非const版本和const版本死循环调用，最后栈撑爆，线上服务core掉。
1.2 函数内的非静态局部变量占用空间太大
最简单的一种是直接在函数内放一个数组char buff[100*1024*1024]; ，这种也会轻松把栈撑满，导致程序无法继续运行。
2.问题过程
上面这两种情况，对于一个有经验的程序员，只需要gdb一挂，分分钟就看出问题，甚至仔细看一下代码，就能分析出问题所在。然而我们这次遇到了一个很罕见的问题：现象是，服务器在启动时会core在一个线程的入口函数处（即pthread_create函数的第三个参数）。汇编展开以后发现最后的指令就是一个mov指令，并且操作数都是看起来很正常的。
这个时候组里几个大佬一起分析了一下近期的提交，发现在把中间某个版本的修改回退以后，服务就可以正常起来了。看了这个版本提交以后，发现中间在UserDB上加了一个数组ar，使UserDB大小增长了不少，由于UserDB是放在共享内存的，所以我们我们怀疑是不是资源占用太多，或者中间共享内存上数据的初始化有问题。这个时候另外一个大佬发现，把数组ar的长度减小到1，服务可以正常启动，这个时候我们更坚信的是我们对共享内存上的数据处理有问题。然而却走错了方向。在经历了一番折腾以后，发现并没有任何收获。最后不得不回到起点，从core文件开始分析。这次我们仔细的disassemble一下（为了方便描述，图片处理过）：
我们发现在最初的一波寄存器压栈以后，在第9行进行了栈顶指针sp的一个移动操作，即分配了栈上的内存，为下面的局部变量使用，但是在紧接着第11行core掉了。此处只是简单的向刚分配的栈上内存的一个赋值操作。我们紧接着看了两个操作数的内容：
看着貌似内容也是合法值。那么现在能想到的只有一个解释了，sp已经指向了一个stack外部的地址了——栈溢出了。下面就是验证问题了。我们
ulimit -s 20480把栈的上限从8M改成了20M，然后重新起服务，果不其然，服务正常起来了。问题已经确认，为什么栈会溢出。首先，我们看过core文件的函数调用栈，调用层次并不深，可以排除由于函数栈太深的原因。现在就是要确认栈上存的到底是什么数据，会导致栈被塞满。我找了栈帧上所有的函数的局部变量，占用总空间也不会超过1M。又陷入了僵局。这个时候团队的力量又发挥了作用，组里另外一个大佬指出，自己为了提升性能，减少内存分配次数，做了一个内存cache的模板类：负责管理经常被使用、对象个数不会太多、线程能独占的局部变量。然后这个cache类会用thread_local的形式来存放被管理的对象。
static thread_local修饰的局部变量大家经常使用，但是很少有人注意过这种变量的存放位置。大佬把这个管理类修改了一下，利用一个宏屏蔽了其中的
static thread_local的存储方式。重新编译，栈重新改回8M上限，服务可以正常起来了。可以得出一个初步的结论，这种static thread_local的变量挤占了栈的空间。问题虽然解决，但是why？我们下面具体分析。
二.thread_local变量分析
现在用一段简单的代码来分析一下thread_local变量
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
void *func(void *arg)
{
static thread_local int64_t x = 99;
thread_local int64_t y = 999;
int64_t l = 9999;
printf("addl = %p, addr x = %p, addr y = %p, diff = %ld \n", &l, &x, &y, (int64_t)&y - (int64_t)&x);
while (true) {
}
}
int main()
{
int64_t m_l = 12345;
printf("addr m_l = %p\n", &m_l);
pthread_t tid1;
pthread_t tid2;
pthread_t tid3;
pthread_t tid4;
pthread_t tid5;
pthread_create(&tid1, NULL, func, NULL);
pthread_create(&tid2, NULL, func, NULL);
pthread_create(&tid3, NULL, func, NULL);
pthread_create(&tid4, NULL, func, NULL);
pthread_create(&tid5, NULL, func, NULL);
sleep(1000);
return 0;
}
输出是这个样子的：
addr m_l = 0x7fff02a057e8
addl = 0x7fd255762f08, addr x = 0x7fd2557636f8, addr y = 0x7fd2557636f0, diff = -8
addl = 0x7fd254f61f08, addr x = 0x7fd254f626f8, addr y = 0x7fd254f626f0, diff = -8
addl = 0x7fd254760f08, addr x = 0x7fd2547616f8, addr y = 0x7fd2547616f0, diff = -8
addl = 0x7fd253f5ff08, addr x = 0x7fd253f606f8, addr y = 0x7fd253f606f0, diff = -8
addl = 0x7fd25375ef08, addr x = 0x7fd25375f6f8, addr y = 0x7fd25375f6f0, diff = -8
然后我们再看一下内存布局(篇幅问题，只复制了其中的一部分)：
7fd252f5f000-7fd252f60000 ---p 00000000 00:00 0
7fd252f60000-7fd253760000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack:10354]
7fd253760000-7fd253761000 ---p 00000000 00:00 0
7fd253761000-7fd253f61000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack:10353]
7fd253f61000-7fd253f62000 ---p 00000000 00:00 0
7fd253f62000-7fd254762000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack:10352]
7fd254762000-7fd254763000 ---p 00000000 00:00 0
7fd254763000-7fd254f63000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack:10351]
7fd254f63000-7fd254f64000 ---p 00000000 00:00 0
7fd254f64000-7fd255764000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack:10350]
我们现在看thread_local变量x、y的地址，是在stack的地址空间内的。验证了我们之前的结论：在linux下，这种thread_local的变量会挤占栈的空间。（并且在C++11标准下，thread_local的作用等同于static thread_local）
另外，上面这位大佬统计了项目中符号表中TLS变量的综合，已经超过5M，已经超过8M的一半了，亟需整理。
TODO：可以利用pthread_attr_getstack/pthread_attr_setstack等一系列线程栈的操作来更详细的分析上述问题
