Кольца защиты — аппаратные уровни привилегий. В x86 предусмотрены уровни 0–3: 0 наиболее привилегированный, 3 наименее привилегированный. ОС обычно разделяют ядро и приложения между 0 и 3. VMX root/non-root — отдельное измерение виртуализации, а «ring −1» лишь неформальное обозначение. У ARM используется другая модель уровней.
Что такое кольца защиты?
Уровни привилегий x86, разделение ядра и приложений и причины, по которым права root, VMX root и уровни ARM нельзя считать одним механизмом.
Короткий ответ
Что ответить на собеседовании
Подробный разбор
Ответ с пояснениями
Кольца защиты описывают аппаратное разделение кода по уровню привилегий. В архитектуре x86 предусмотрены четыре уровня, от 0 до 3: меньший номер означает больше привилегий. Модель и проверка переходов описаны в руководстве Intel, том 3A.
В распространенной схеме ядро операционной системы работает на уровне 0, пользовательские приложения — на уровне 3. Уровни 1 и 2 архитектурно существуют, хотя многие ОС не используют их как отдельные уровни для повседневного выполнения кода.
Назначение такого разделения — не позволять обычному приложению произвольно выполнять привилегированные операции или обращаться к защищенным ресурсам. Приложение запрашивает услуги ядра через контролируемый механизм системных вызовов. Проверки страниц памяти и другие механизмы дополняют уровни привилегий; одного понятия кольца недостаточно для полного описания защиты.
Права пользователя root в ОС не равны выполнению всего его кода в ring 0: пользовательская программа с административными правами по-прежнему обычно выполняется в пользовательском режиме и обращается к ядру через установленные интерфейсы.
Для Intel VT-x отдельно существуют VMX root и VMX non-root. Внутри этих режимов сохраняются уровни привилегий; это поясняет документация Intel. Поэтому выражение «ring −1» для гипервизора является упрощенной метафорой, а не буквальным пятым кольцом.
В ARM AArch64 используются Exception Levels, а не тождественная нумерация x86; различие видно в описании модели ARM. При ответе важно сначала назвать архитектуру, а затем объяснять ее конкретные границы привилегий.