Kernel Mode

İşlemciler ayrıcalık seviyelerini donanımda uygular. x86'da bunlara halka (ring) denir: çekirdek, bütün talimatların ve belleğin kullanılabildiği ring 0'da çalışır; uygulamalar ise donanıma doğrudan dokunan, bellek eşlemelerini değiştiren ya da kesmeleri kapatan talimatların yasak olduğu ring 3'te çalışır. ARM'ın da benzer istisna seviyeleri (exception level) vardır.

Bir program yalnızca çekirdeğin yapabileceği bir şeye ihtiyaç duyduğunda, örneğin bir dosyayı okumak, bellek ayırmak ya da bir ağ paketi göndermek için, bir sistem çağrısı yapar. CPU çekirdek kipine geçer, çekirdeğin işleyicisini çalıştırır ve sonuçla birlikte kullanıcı kipine geri döner. Kesmeler (interrupt) ve page fault gibi hatalar da çekirdek kipine girer.

Çöken tek bir uygulamanın bütün bilgisayarı çökertmesini önleyen bu ayrımdır: kullanıcı kipindeki programlar yalnızca kendilerine zarar verebilir. Aygıt sürücüleri ve bazı güvenlik yazılımları dahil çekirdek kipinde çalışan kodun ise böyle bir güvenlik ağı yoktur. Oradaki bir hata bütün sistemi çökertebilir, bir Linux kernel panic'ine ya da Windows mavi ekranına yol açabilir; 2024'te hatalı bir güvenlik güncellemesinin milyonlarca Windows bilgisayarında yaptığı gibi.

Sık yapılan bir yanlış, çekirdek kipine geçmenin bedava olduğunu düşünmektir. Her sistem çağrısı bir kip geçişine mal olur; bu yüzden çok sayıda küçük çağrı yapan programlar yavaş olabilir. I/O kütüphanelerinin veriyi tamponlamasının ve Linux'un io_uring'i gibi yeni arayüzlerin birçok işlemi daha az geçişte toplamasının nedeni budur.