Bir RTOS task'ının stack boyutunu nasıl belirlersiniz? Stack overflow'u nasıl tespit edersiniz?

Stack boyutu tahminle değil, analiz ve ölçümle belirlenir. Önce statik analizle başlangıç değeri çıkarılır, sonra en kötü senaryoda çalışma anındaki kullanım (high water mark) ölçülür ve üzerine güvenlik payı eklenir.

Stack kullanımını etkileyenler

• Yerel değişkenler, özellikle büyük diziler ve struct'lar
• Fonksiyon çağrı derinliği ve özyineleme (gömülüde kaçınılmalı)
• printf/sprintf ailesi (yüzlerce byte, float formatlama ile daha fazla)
• Context switch sırasında kaydedilen register'lar: FPU açık Cortex-M4F'de lazy stacking ile birlikte ek 18 word (S0-S15, FPSCR ve hizalama) task stack'ine yazılabilir
• Not: Cortex-M'de ISR'lar MSP'yi kullanır. Ancak kesme girişindeki ilk stacking, kesilen task'ın PSP stack'ine yapılır.

Ölçüm yöntemleri

/* FreeRTOS: stack derinliği byte değil, word (StackType_t) cinsindendir */
xTaskCreate(vSensorTask, "sensor", 256, NULL, 2, &h);   /* 256 * 4 = 1 KB */

/* En kötü senaryodan sonra kalan en az boş alan (word) */
UBaseType_t free_words = uxTaskGetStackHighWaterMark(h);

• Stack painting: Stack başta bilinen bir desenle (FreeRTOS'ta 0xA5) doldurulur; bozulmayan alan ölçülür.
• Derleyici çıktısı: GCC -fstack-usage her fonksiyonun stack kullanımını .su dosyalarına yazar. -Wstack-usage=256 ile limit aşılınca uyarı alınır. puncover, StackAnalyzer gibi araçlar çağrı grafiği üzerinden en kötü durumu hesaplar.

Çalışma anında tespit

/* FreeRTOSConfig.h */
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 2   /* 1: SP kontrolü, 2: + son 16 byte desen kontrolü */

void vApplicationStackOverflowHook(TaskHandle_t t, char *name)
{
    log_fault("stack overflow: %s", name);   /* sonra güvenli reset */
    for (;;) { }
}

• Bu kontrol sadece context switch sırasında yapılır; taşma tespit edilmeden önce başka veriyi bozabilir.
• Daha güvenli yöntemler: MPU ile stack sonuna guard bölgesi koymak (FreeRTOS-MPU) veya ARMv8-M'deki (Cortex-M33) PSPLIM / MSPLIM donanım limit register'larını kullanmak.

Pratik kural

Ölçülen en yüksek kullanıma %20-50 pay ekleyin. Hata yolları, en uzun mesaj ve tüm feature'ların açık olduğu senaryoları test etmeden ölçüm yapmayın.