운영체제(Operating System) - 커널

 

 

운영체제의 심장, 커널

운영체제는 현존하는 프로그램 중 규모가 가장 큰 프로그램 중 하나

운영체제가 제공하는 기능은 다양한데, 가장 핵심적인 서비스를 담당하는 부분을 커널이라고 한다.

 

ex) 운영체제에는 속하는데, 커널에는 속하지 않는 기능: UI(유저 인터페이스) - 사용자와 컴퓨터 간 상호작용 위한 통로일 뿐

 

 

이중모드와 시스템 호출

일반적인 운영 프로그램은 기본적으로 자원에 직접적으로 접근할 수 없다.

운영체제는 오직 자신을 통해서만 접근하도록 하여 자원을 보호

-> 자원 접근을 대행하는 일종의 문지기

 

이중모드: CPU가 명령어를 실행하는 모드를 크게 사용자 모드와 커널 모드로 구분하는 방식

• 사용자 모드
  • 운영체제 서비스를 제공받을 수 없는 실행 모드
  • 커널 영역의 코드를 실행할 수 없는 실행 모드
  • 자원 접근 불가
• 커널 모드
  • 운영체제의 서비스를 제공받을 수 있는 실행 모드
  • 자원 접근을 비롯한 모든 명령어 실행 가능

CPU 플래그 레지스터 안에 '슈퍼바이저 플래그'를 통해 현재 사용자 모드로 실행되는지, 커널 모드로 실행되는지 알 수 있음

 

 

시스템 호출: 커널 모드로 전환해 실행하기 위한 호출(일종의 소프트웨어 인터럽트)

 

ex) 새 자식 프로세스 생성 - fork(), 프로세스 실행 - execve(), 프로세스 종료 - exit(), 자식 프로세스 종료까지 대기 - waitpid() ...

 

(시스템 호출 -> 운영체제 코드 실행 -> 시스템 호출 복귀 과정 빈번하게 일어남)

 

 

 

운영체제의 핵심 서비스 3가지

1. 프로세스 관리

- 프로세스 == 실행중인 프로그램

- 수많은 프로세스들이 동시에 실행

- 동시다발적으로 생성/실행/삭제되는 다양한 프로세스를 일목요연하게 관리(프로세스와 스레드, 프로세스 동기화, 교착상태 해결)

 

2. 자원 접근 및 할당

- CPU(CPU 스케줄링: 어떤 프로세스를 먼저, 얼마나 더 오래 실행할까?)

- 메모리(페이징, 스와핑...)

- 입출력장치

 

3. 파일 시스템 관리

- 관련된 정보를 파일이라는 단위로 저장 장치에 보관

- 파일들을 묶어 폴더(디렉터리) 단위로 저장 장치에 보관