Привілейовані кільця процесора: Чому кільця 1 і 2 не використовуються?

Кілька питань щодо привілейованих процесорів x86 CPU:

• Чому кільця 1 і 2 не використовуються в більшості операційних систем? Це просто підтримка сумісності коду з іншими архітектурами, чи є краща причина?

• Чи є операційні системи, які фактично використовують ці кільця? Або вони повністю не використовуються?

Як письменник-оператор операційної системи, я виявив, що оскільки пейджінг (основна частина сучасної моделі захисту) має лише концепцію привілейованих (кільце 0,1,2) та непривілейованих, користь для кілець 1 та 2 значно зменшилась.

Намір Intel мати кільця 1 і 2 полягає в тому, щоб ОС розмістила драйвери пристроїв на такому рівні, щоб вони були привілейованими, але дещо відокремленими від решти коду ядра.

Кільця 1 і 2 є певним чином "переважно" привілейованими. Вони можуть отримати доступ до сторінок керівника, але якщо вони спробують скористатись привілейованою інструкцією, вони все одно отримають GPF, як дзвінок 3. Тож це не погане місце для водіїв, як Intel планував ...

Однак, вони, безумовно, мають користь у деяких проектах. Насправді, не завжди безпосередньо ОС. Наприклад, VirtualBox , віртуальна машина , ставить код ядра гостя в кільце 1. Я також впевнений, що деякі операційні системи їх використовують, я просто не думаю, що це популярний дизайн на даний момент.

З точки зору дизайну ОС, наявність декількох привілейованих кілець - це дивина x86 - більшість інших процесорів мають лише два режими (супервізор та користувач). Таким чином, проектування ОС, яка вимагає декількох привілейованих режимів, негайно запобіжить перенесенню її в будь-який інший процесор. Крім того, багато сучасних пакетів віртуалізації неправильно імітують рівні привілеїв, окрім 0 і 3, що робить ОС, які використовують ці рівні, набагато складніше перевірити.

Згідно зі сторінкою Вікіпедії у службі Ring Security , дзвінки 1 та 2 використовуються для драйверів (дзвінок 1), гостьових операційних систем (кільце 1) та пільгового коду вводу / виводу (кільце 2), гіпервізори знаходяться в -1/0 (залежно від гіпервізор) не 1, як я раніше заявляв.

Однак додаткові два кільця ніколи насправді не допомагали, і тому вони стали рідко використовуватися. TBH, більшість кодів, що використовують кільця 1 і 2, вони напівзамінили їх від початкового використання (наприклад, гіпервізори). Більшість Windows-кодів сьогодні вважає систему лише такою, що має два рівні (ядро та користувач), ймовірно, через накладні витрати, пов’язані з входом та виїздом із землі ядра.