Windowsオペレーティングシステムのカーネルモードとユーザーモードの違い

Windowsオペレーティングシステムにはカーネルモードとユーザーモードの両方が付属していますが、両方の違いを誰もが知っているわけではありません。実際、ほとんどのユーザーはこれらのモードが存在することを知りませんが、それでも以前にそれらを使用したことがあります。さて、あなたが多くの人の1人である場合は、読み続けて、必要な知識を身に付けてください。

ユーザーモードとカーネルモードの概要

Windowsオペレーティングを実行しているコンピュータには2つの異なるモードがあり、それらはユーザーモードです。 およびカーネルモード 。コンピューター内のマイクロプロセッサーは、実行されているコードのタイプに応じて、どちらのモードも自動的に切り替えることができます。アプリケーションとプログラムはユーザーモードで実行するように設計されていますが、コアオペレーティングシステムにリンクされているコンポーネントは代わりにカーネルモードで実行されます。ほとんどのドライバーはカーネルモードで実行されますが、ユーザーモードで実行されるドライバーもあります。

Windowsオペレーティングシステムのカーネルモードとユーザーモード

ユーザーモードとカーネルモードの重要な側面を理解することは、高度なコンピューターユーザーにとっての議題になります。この投稿では、次のことについて説明します。

1. カーネルモードはどのように機能しますか？
2. ユーザーモードはどのように機能しますか？
3. カーネルモードとユーザーモードの違いは何ですか？
4. Windowsはシステムリソースをユーザーアプリケーションからどのように分離しますか？

1] Windows 11/10でカーネルモードはどのように機能しますか？

Microsoftは言う：

カーネルモードで実行されるすべてのコードは、単一の仮想アドレス空間を共有します。これは、カーネルモードドライバーが他のドライバーやオペレーティングシステム自体から分離されていないことを意味します。カーネルモードのドライバーが誤って間違った仮想アドレスに書き込んだ場合、オペレーティングシステムまたは別のドライバーに属するデータが危険にさらされる可能性があります。カーネルモードドライバがクラッシュすると、オペレーティングシステム全体がクラッシュします。

OK、カーネルモードで実行されるすべてのコードは同じ仮想アドレス空間を共有する傾向があります。これは何を意味するのでしょうか？カーネルモードのドライバーは他のドライバーから分離されておらず、オペレーティングシステムについても同じことが言えます。

カーネルモードのドライバーが誤って間違った仮想アドレスに書き込むことができた場合、オペレーティングシステムにリンクされているデータが危険にさらされる可能性があることに注意してください。また、他のドライバーもこの方法で構成できることを理解しています。

さらに、カーネルモードドライバーでクラッシュが発生すると、Windows11/10オペレーティングシステム全体がクラッシュします。

読む ：OSのカーネルとは何ですか？カーネルの種類は何ですか？

2] Windows 11/10でユーザーモードはどのように機能しますか？

Microsoftは言う：

ユーザーモードアプリケーションを起動すると、Windowsはアプリケーションのプロセスを作成します。このプロセスは、アプリケーションにプライベート仮想アドレス空間とプライベートハンドルテーブルを提供します。アプリケーションの仮想アドレス空間はプライベートであるため、あるアプリケーションが別のアプリケーションに属するデータを変更することはできません。各アプリケーションは個別に実行され、アプリケーションがクラッシュした場合、クラッシュはその1つのアプリケーションに限定されます。他のアプリケーションとオペレーティングシステムはクラッシュの影響を受けません。

コンピューターユーザーがユーザーモードアプリケーションを起動するたびに、Windows11/10OSはそのアプリケーションのプロセスを作成します。これで、このプロセスは、仮想アドレス空間とともにプライベートハンドルテーブルをアプリケーションに提供するように機能します。

これをチェックして。 1つのアプリケーションは、他のアプリケーションに属するデータを変更できません。これは、アプリケーションの仮想アドレス空間が常にプライベートであり、変更できないためです。ご覧のとおり、ここのすべてのアプリケーションは個別に実行されるため、1つのアプリがクラッシュした場合、そのアプリのみが影響を受けます。オペレーティングシステムで実行されている他のアプリは、引き続き期待どおりに実行されます。

3] Windows 11/10のカーネルモードとユーザーモードの違いは何ですか？

両方のモードの最大の違いは、実際には、それらが提供する特権のレベルです。ユーザーモードの場合、アプリケーションには多くの特権がありません。つまり、ハードウェアリソースに直接アクセスできません。

ただし、カーネルモードでは、特権が増加するため、単純なクラッシュによってオペレーティングシステム全体がダウンする可能性があります。これは、ユーザーモードでは不可能なことです。

4] Windowsはシステムリソースをユーザーアプリケーションからどのように分離しますか？

Microsoftは、階層化モデルを使用してプロセスの現在の特権レベルを確認するようにWindowsオペレーティングシステムを設計しました。ご覧のとおり、通常、外層に存在するアプリケーションはより少ない特権にアクセスできますが、コアにあるカーネルはより多くの特権にアクセスできます。

読む ：WindowsカーネルモードのPower Managerとは何ですか？

カーネルスペースとユーザースペースの違いは何ですか？

カーネルスペースは、ドライバーを含む特権オペレーティングシステムカーネルプロセスを実行するために予約されています。ユーザースペースは、プログラムやソフトウェアを実行するために予約されているメモリ領域です。

デバイスドライバーはカーネルモードで実行されますか？

ドライバーはソフトウェアであるため、はい、デバイスドライバーはカーネルモードで実行できます。ただし、デバイスドライバーは保護されたデータにアクセスする必要がないため、カーネルモードで実行する必要はほとんどなく、ユーザーモードでも問題なく実行できます。

次を読む ：Linuxカーネルのインタラクティブマップ。