CPU Ayrıcalık Halkaları: Neden 1 ve 2 halkaları kullanılmıyor?

X86 CPU ayrıcalık halkaları ile ilgili birkaç soru:

• Neden çoğu işletim sistemi tarafından 1. ve 2. halkalar kullanılmıyor? Sadece diğer mimarilerle kod uyumluluğunu korumak için mi yoksa daha iyi bir neden var mı?

• Bu halkaları gerçekten kullanan herhangi bir işletim sistemi var mı? Yoksa tamamen kullanılmamışlar mı?

Meraklı bir işletim sistemi yazarı olarak, sayfalamanın (modern koruma modelinin önemli bir parçası) yalnızca ayrıcalıklı (halka 0,1,2) ve ayrıcalıksız bir kavramına sahip olduğu için halkalar 1 ve 2'nin faydasının büyük ölçüde azaldığını buldum.

Intel'in 1 ve 2 numaralı halkalara sahip olmasının amacı, işletim sisteminin aygıt sürücülerini bu seviyeye koymasıdır, bu nedenle bunlar ayrıcalıklıdır, ancak çekirdek kodunun geri kalanından bir şekilde ayrılır.

Halkalar 1 ve 2 bir bakıma "çoğunlukla" ayrıcalıklıdır. Gözetmen sayfalarına erişebilirler, ancak ayrıcalıklı bir talimat kullanmaya çalışırlarsa, yine de 3. halka gibi GPF yaparlar. Dolayısıyla Intel'in planladığı gibi sürücüler için kötü bir yer değil ...

Bununla birlikte, bazı tasarımlarda kesinlikle kullanımları var dedi. Aslında, her zaman doğrudan işletim sistemi tarafından değil. Örneğin , bir Sanal Makine olan VirtualBox , konuk çekirdek kodunu 1. halkaya koyar. Bazı işletim sistemlerinin de onlardan yararlandığından eminim, şu anda bunun popüler bir tasarım olduğunu düşünmüyorum.

İşletim sistemi tasarımı açısından, birden fazla ayrıcalıklı halkaya sahip olmak, x86'nın bir tuhaflığıdır - diğer çoğu CPU'nun yalnızca iki modu vardır (yönetici ve kullanıcı). Bu nedenle, bir işletim sisteminin birden fazla ayrıcalıklı mod gerektirecek şekilde tasarlanması, başka herhangi bir CPU'ya taşınmasını anında önleyecektir. Ek olarak, birçok modern sanallaştırma paketi, 0 ve 3 dışındaki ayrıcalık düzeylerini doğru şekilde taklit etmez, bu da bu düzeyleri kullanan işletim sistemlerinin test edilmesini çok daha zor hale getirir.

Wikipedia'nın Halka Güvenliği sayfasına göre , 1 ve 2 numaralı halkalar sürücüler (1 numaralı halka), konuk işletim sistemleri (1 numaralı halka) ve i / o ayrıcalıklı kod (halka 2) için kullanılır, hipervizörler -1 / 0'da bulunur (bağlı olarak hiper vizör) daha önce belirttiğim gibi 1 değil.

Bununla birlikte, fazladan iki halka hiçbir zaman gerçekten yardımcı olmadı ve bu nedenle nadiren kullanıldı. TBH, halkalar 1 ve 2'yi kullanan çoğu kod, bunları orijinal kullanımlarından (örneğin hipervizörler) yarı amaca uygun hale getirmiştir. Bugünlerde çoğu Windows kodu, sistemi yalnızca iki seviyeye (çekirdek ve kullanıcı) sahipmiş gibi ele alıyor, muhtemelen çekirdek alanına girme ve çıkma ile ilgili ek yükten dolayı.