Razlika između Kernel Mode i User Mode u Windowsima

Procesor izvršava programe u korisničkom ili kernel načinu. Kada koristite računalo, procesor se često prebacuje između ove dvije vrste načina rada, ovisno o tome što radi. Ali što su korisnički način i kernel način? Koja je razlika između ova dva načina? Zašto CPU treba mijenjati ove načine rada.

Što je korisnički način rada u sustavu Windows?

Korisnički način rada u sustavu Windows

Kada pokrenete program u sustavu Windows, taj se program pokreće u korisničkom načinu rada. Kad god se program u korisničkom načinu rada želi pokrenuti, Windows za to stvara proces. Proces je samo program koji procesor izvršava ili program koji je Windows planirao izvršiti. A kad god Windows kreira proces, stvara i virtualni adresni prostor za taj proces.

Virtualni adresni prostor je skup logičkih (nefizičkih) adresa koje Windows dodjeljuje procesu. Procesi mogu koristiti te adrese za pohranu podataka u fizičku memoriju.

Osim toga, virtualni adresni prostor je izoliran. Stoga virtualni adresni prostor jednog procesa ne ometa adresni prostor drugog procesa. A budući da programi u korisničkom načinu rada imaju odvojene adresne prostore, ako se jedan program sruši, taj će se program sam srušiti i neće svojim učincima utjecati na druge programe ili cijeli operativni sustav.

Drugi način za opisivanje aplikacija korisničkog načina rada je upotreba izraza "manje privilegirani". Windows ograničava aplikacijama korisničkog načina rada izravan pristup kritičnim resursima sustava, čineći ih tako manje privilegiranima. Na primjer, ako aplikacija želi pristupiti hardveru, mora proći kroz jezgru OS-a pomoću sistemskih poziva (stil programiranja u kojem računalni program zahtijeva uslugu od jezgre operativnog sustava). izvršava se).

Jednostavno rečeno, aplikacijski programi poput videoigara pokreću se u korisničkom načinu rada. Imaju malo privilegija, tako da nemaju neograničen pristup resursima sustava. Svaka aplikacija korisničkog načina rada ima vlastiti adresni prostor. Aplikacija ne može promijeniti adresni prostor druge aplikacije. Stoga, ako se jedna aplikacija sruši, to ne utječe na ostale programe koji se izvode na računalu.

Što je Kernel Mode u sustavu Windows?

Način jezgre u sustavu Windows

Prije rasprave o kernel modu, prvo moramo znati što je "kernel" i kako radi sa sustavom Windows.

Kernel je mozak operativnog sustava. To je ključna softverska komponenta na koju se oslanjaju sve ostale komponente unutar operativnog sustava. Kernel upravlja hardverom računala, planira izvođenje na računalu i upravlja interakcijama između hardvera i aplikacijskog softvera.

Ukratko, kernel je najprivilegiraniji dio koda koji se izvodi na sustavu, jer je to kod koji izravno komunicira s hardverom. Svaki drugi program koji želi koristiti hardverske resurse mora zahtijevati pristup kroz kernel.

Kada aplikacijski program radi u korisničkom načinu rada i želi pristupiti hardveru kao što je web kamera, mora zatražiti kernel pomoću sistemskog poziva. Kako bi poslužio ove zahtjeve, CPU će se, u vrijeme izvođenja programa, prebaciti iz korisničkog načina rada u način rada kernela.

Nakon što je izvršenje dovršeno, CPU se vraća u korisnički način rada i počinje izvršavati sljedeći planirani proces. To se zove "Promjena konteksta" .

Koja je razlika između korisničkog načina rada i načina rada kernela?

Glavna razlika između korisničkog načina rada i načina rada kernela je razina privilegija koje svaki način pruža. U korisničkom načinu rada aplikacije imaju manje privilegija. Oni nemaju izravan pristup hardverskim resursima i ne mogu pisati u adresni prostor drugih aplikacija.

Kod koji se izvodi u kernel modu ima povišene privilegije. Ne samo da ima izravan pristup hardveru računala, već i svi programi koji se izvode u kernel modu, uključujući operativni sustav, također dijele adresni prostor. Dakle, ako se program u kernel modu sruši, to može uzrokovati pad cijelog operativnog sustava. Kako bi se osiguralo da se takvi problemi ne pojavljuju, Windows dopušta pokretanje samo nekih procesa u načinu jezgre.

Windows usvaja slojeviti pristup za odvajanje korisničkih programa od resursa sustava

Windows koristi slojeviti model za određivanje razina privilegija procesa. Aplikacije smještene u krajnjem vanjskom sloju su aplikacije koje imaju privilegije za iznajmljivanje. Jezgra ovih slojeva je kernel. Stoga kernel ima neograničen pristup resursima operativnog sustava.

Slojeviti pristup također štiti kritične funkcije operativnog sustava. Kada se programi u gornjem sloju nasumično ruše, to ne utječe na operativni sustav. S druge strane, kada se kernel sruši, to utječe na cijeli operativni sustav.