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回頭看歷史,早期的系統(比如 DOS)誰都能直接操作硬件,甚至能幹掉操作系統本身,這種情況下你想讓它“多任務”幾乎是不可能的。後來爲了防止這種“程序造反”,CPU 加了權限控制,也就是我們常說的“Ring”。
簡單說,Ring 就像是一座四層的塔:
最底層 Ring 0 是系統內核的地盤,也就是 OS 的“特權模式”
最上面 Ring 3 是普通用戶程序運行的地方,也就是“用戶模式”
程序平時都只能待在 Ring 3,不允許越權去碰 Ring 0 的東西,比如你不能直接往硬盤寫數據,不能直接關機,這些都得通過系統調用(syscall)來間接完成。
這樣一來,出錯的程序只會崩自己,系統不會跟着掛。這也是爲啥現在手機、電腦就算開幾十個應用也不怕出問題,大家都有“自己的小黑屋”,互不打擾。
這套機制後來還被用在虛擬機(VM)上。你可以理解成一個電腦裏跑着另一個“虛擬電腦”。但問題是:原來的系統默認自己是老大,跑在 Ring 0 上,但現在它只是虛擬機裏的“小弟”了,怎麼辦?
於是就誕生了“軟件虛擬化”:通過動態修改指令,讓虛擬系統“以爲”自己控制了一切,實際控制權還在宿主系統(也叫 hypervisor)手裏。