Benutzermodi

Benutzermodi bezeichnet in der Informatik den Ausführungsmodus, in dem Software mit eingeschränkten Privilegien läuft, im Gegensatz zum Kernelmodus oder Supervisor-Modus. Im Benutzermodus hat Code keinen direkten Zugriff auf sensible Hardware-Ressourcen, Speicherverwaltungsstrukturen oder kritische Betriebssystemdaten. Zugriff auf solche Ressourcen erfolgt ausschließlich über vom Betriebssystem bereitgestellte Schnittstellen, typischerweise durch Systemaufrufe oder kontrollierte Übergänge in den Kernelmodus.

Funktionsweise: Die CPU wechselt zwischen Benutzermodus und Kernelmodus (oder Supervisor-Modus). Ein Prozess läuft üblicherweise im Benutzermodus; wenn er OS-Dienstleistungen benötigt, löst er einen Systemaufruf bzw. Trap aus. Das Betriebssystem prüft Berechtigungen, verhindert Missbrauch und führt die angeforderte Operation im Kernelmodus aus, danach kehrt es in den Benutzermodus zurück. Diese Trennung ermöglicht Speicher- und Ressourcen-Isolation zwischen Prozessen.

Architekturvarianten: In vielen Prozessorarchitekturen existieren klare Privilegienstufen. Bei x86 entspricht der Benutzermodus dem Ring 3, der Kernelmodus dem Ring 0. ARM verwendet unprivilegierten und privilegierten Zustand. Andere Systeme nutzen unterschiedliche Modelle, darunter Jail-/Sandbox- oder Virtualisierungstechniken, die zusätzlichen Schutz bieten.

Vorteile und Einschränkungen: Benutzermodi erhöht Systemstabilität und Sicherheit, da Fehler oder böswilliger Code keinen direkten Zugriff auf sensible Ressourcen erhalten. Der Nachteil ist ein erhöhter Kontextwechselaufwand und die Notwendigkeit, häufige OS-Unterstützung zu nutzen, was Leistungskosten verursacht.

Bezug zu verwandten Konzepten: Benutzermodus steht im Gegensatz zum Kernelmodus und wird oft als Bereich des User-Space im Verhältnis zum Kernel-Space betrachtet. Weitere verwandte Konzepte sind Sandbox, Containerisierung und Virtualisierung, die ähnliche Isolationen liefern.