티스토리

CSE 전공노트

검색하기

블로그 홈

CSE 전공노트

jooona.tistory.com/m

Junha’s Study Note

구독자: 20

방명록 방문하기

주요 글 목록

[운영체제] File System Implementation 파일 시스템은 디스크로의 효율적이고 편리한 접근을 제공합니다. 하지만 이 파일 시스템을 설계함에 있어서는 2가지 고려해야 할 사항이 존재합니다. 첫 번째는 파일 시스템이 사용자에게 어떻게 보여야 할지 정의하는 것입니다. 다시 말해, 파일의 이름이나 id와 같은 속성, 파일에 허용된 연산, 디렉터리 구조 등을 정의하는 것입니다. 두 번째는 파일들을 실제 저장 장치인 디스크에 어떻게 저장하느냐 하는 것입니다. 즉 디스크의 어떤 블록에 해당 파일을 저장할지를 결정해주는 것입니다. 이 글에서는 이 두 번째 문제에 집중하여 파일 시스템의 구현을 다뤄볼까 합니다. 1. 파일 시스템 자료 구조 (Data Structure for File System) 우선 디스크에서 블록이 무엇인지부터 살펴보겠습니다. 블록(bloc.. 공감수 0 댓글수 1 2021. 1. 7.
[운영체제] File System Interface 운영체제에서 마지막으로 다뤄볼 챕터는 바로 파일 시스템으로, 두 번의 글에 나누어 Interface와 Implementation에 대해 공부해보고자 합니다. 파일 시스템이란 사실상 메모리의 관리에 관한 내용이며, 운영체제 중에서 사용자에게 가장 많이 노출되는 부분입니다. 한 번 시작해보도록 하겠습니다. 1. 파일과 디렉터리 (File & Directory) 컴퓨터는 정보를 어떤 저장 매체에 저장할 수 있으며, 파일이란 이 정보를 담는 논리적인 단위로 생각할 수 있습니다. 사용자의 관점에서 보면, 파일은 이름이 붙여져 있고, 시스템이 재부팅되어도 사라지지 않는 데이터들의 집합으로 생각할 수 있고, 운영체제의 입장에서 보면 데이터를 저장하고 있는 디스크 블록들의 집합체로 볼 수 있습니다. 어떠한 자료이든, .. 공감수 0 댓글수 2 2021. 1. 6.
[운영체제] Virtual Memory (2) - Page Replacement Algorithm 페이지 교체 알고리즘에는 여러 가지가 존재합니다. 이 중에 어떤 알고리즘을 사용하느냐에 따라 실행시간에 큰 영향을 미칠 수 있으니 최대한 좋은 알고리즘을 선택하는 것이 중요합니다. 1. FIFO (First in, First out) 가장 간단한 페이지 교체 알고리즘은 FIFO입니다. 말 그대로 메모리에 올라온 지가 가장 오래된 페이지를 내쫓는 알고리즘이죠. 페이지가 올라온 시간을 페이지마다 기록해도 되고, 페이지들이 올라온 순서대로 큐를 만들어서 관리해도 됩니다. 구현도 쉽고, 이해도 쉽지만, 자주 사용하는 페이지들이 올라온 지 오래되었다는 이유만으로 디스크로 돌아간 뒤 금방 다시 올라와야 하는 상황을 생각해보면 확실히 최적화된 모습의 알고리즘은 아닐 것입니다. 2. Optimal Page Replac.. 공감수 1 댓글수 1 2021. 1. 4.
[운영체제] Virtual Memory (1) - Demand Paging, Page Replacement 지난 글에서까지 메모리 관리에 대한 공부를 해보았습니다. 메모리 관리의 핵심은 다중 프로그래밍을 실현하기 위해 메모리에 많은 프로세스들을 동시에 유지할 수 있도록 하는 것입니다. 하지만 메인 메모리를 공부하면서 공부했던 방식은 모두 프로세스가 실행되기 위해 메모리로 올라와야 한다는 것을 전제로 합니다. 하지만 가상 메모리(Virtual Memory)를 사용하면 프로세스 전체가 다 메모리로 올라오지 않아도 실행이 가능합니다. 1. 가상메모리? 가상 메모리를 이용하면 프로그램이 실제 물리 메모리보다 큰 메모리 공간을 요구하더라도 사용이 가능하다는 장점이 있습니다. 가상 메모리는 물리 메모리로부터 사용자 관점의 논리 메모리를 분리시켜 메인 메모리를 균일한 크기의 저장 공간으로 구성된 엄청나게 큰 배열로 추상화.. 공감수 0 댓글수 1 2021. 1. 4.
[운영체제] Main Memory (3) - Page Protection, Page Table Structure 이번 글에서는 지난 글에서 공부한 페이징의 남은 부분들에 대해서 공부해보도록 하겠습니다. 1. 페이지 보호 (Page Protection) 페이지 테이블을 만들 때, 메모리 보호를 위해서 각 페이지들에 추가적인 비트들을 부여하여 사용할 수 있습니다. 첫 번째로는 Read-write/Read-only를 나타내는 비트입니다. 당연히 Read-write 모드일 때만 데이터를 수정할 수 있으며 Read-only 모드에서는 읽을 수만 있습니다. 두 번째는 Valid-invalid bit입니다. 이 비트가 valid로 설정되어 있으면, 해당 페이지가 프로세스의 논리 주소 공간 안에 있는 합법적인 페이지라는 것을 나타냅니다. 운영체제는 이 비트를 통해서 해당 페이지에 접근을 허용할 것인지 말지를 결정합니다. 예를 들.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 1. 4.
[운영체제] Main Memory (2) - Paging 이번에 공부해 볼 내용은 페이징입니다. 바로 앞의 글에서는 하나의 프로세스가 하나의 파티션을 할당받는 연속적인 메모리 할당에 대해서 공부해보았습니다. 하지만 메모리는 비연속적인 물리적 주소 공간을 할당해 줄 수도 있습니다. 그리고 이런 비연속적인 할당을 통해 external fragmentation을 예방할 수 있습니다. 1. 페이징 (Paging) 페이징의 기본적인 방법은 다음과 같습니다. 물리 메모리(physical memory)는 프레임(frame)이라고 불리는 일정한 크기의 고정된 사이즈의 블록들로 나누어집니다. 그리고 논리 메모리(logical memory)는 페이지(page)라고 불리는 프레임과 같은 사이즈의 블록으로 이루어집니다. 그리고 논리 주소는 페이지 번호(page number)와 페이.. 공감수 0 댓글수 1 2021. 1. 4.
[운영체제] Main Memory (1) - Address Binding, Continuous Memory Allocation 이번 글에서는 메인 메모리에 대해서 공부해보도록 하겠습니다. 메모리는 어떤 값을 저장하는 1차원 배열이라고 볼 수 있습니다. CPU는 주소 값을 통해 메모리의 특정 위치에 접근할 수 있습니다. 프로세스가 하나뿐일 때는 그 프로세스가 메모리를 모두 사용해도 되지만, 프로세스가 두 개 이상일 경우 이 메모리 자원들을 어떻게 나누어서 쓸 것인가는 중요한 이슈입니다. 우선은 메모리 주소의 할당부터 하나씩 차근차근 공부해 나가 보도록 하겠습니다. 1. 주소 할당 (Address Binding) 프로그램은 원래 디스크에 저장되어 있습니다. 이 프로그램이 실행되기 위해서는 메인 메모리로 올라와서 프로세스가 되어야 합니다. 그리고 프로세스는 실행될 때 메모리에 적재해 놓은 명령어와 데이터에 접근하여 사용하게 됩니다. .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 1. 3.
[운영체제] Deadlock (3) - Deadlock Avoidance Deadlock에 대해 마지막으로 공부해 볼 내용은 바로 Deadlock Avoidance, 즉 교착상태 회피입니다. Deadlock Avoidance의 가장 핵심 아이디어는 어떤 자원을 요청할 때, 추가적인 정보를 제공하도록 요구하는 것입니다. 즉, 각각의 프로세스들이 어떤 자원을 어떤 순서로 사용할 것이라는 것을 이미 시스템이 알고 있다면, 미래에 Deadlock이 발생하지 않기 위해 어떤 프로세스가 대기를 해야 하는지 결정할 수 있을 것입니다. 이러한 방법으로 Deadlock의 발생 조건 4가지 중 적어도 하나 이상을 성립하지 않게 만들어줄 수 있습니다. 1. Safe State (안전 상태) 시스템이 안전하다는 말은 시스템이 어떤 순서로든 프로세스들이 원하는 모든 자원을 Deadlock 없이 차례.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 1. 2.
[운영체제] Deadlock (2) - Deadlock Prevention 지난번 글에서 Deadlock의 정의가 무엇인지, 또 어떤 상태일 때 Deadlock이 성립하는지에 대해 알아보았습니다. 이번 글에서는 Deadlock을 어떻게 처리해 주어야 하는지에 대해서부터 살펴보겠습니다. 1. Deadlock 처리 방법 Deadlock 문제를 처리하는 데에는 3가지 방법이 존재합니다. 1. 시스템이 Deadlock에 걸리지 않도록 Deadlock을 예방하거나 피하는 프로토콜들을 사용한다. 2. 시스템이 Deadlock이 걸리고 나면 이를 탐지하고, 회복시키는 방법을 사용한다. 3. Deadlock에 관한 사항을 무시하고, Deadlock이 일어나지 않기를 바란다. 마지막 방법은 굉장히 무책임한 방법으로 보이지만, 사실 Windows나 Linux 등 대부분의 운영체제들은 세 번째 방.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 1. 1.
[운영체제] Deadlock (1) - Definition 다중 프로그래밍 환경에서는 여러 프로세스들이 한정된 자원을 사용하려고 서로 경쟁하는 상황이 발생할 수 있습니다. 마치 아래의 그림과 같은 상황을 말합니다. 이를 Deadlock (교착상태)이라고 합니다. 이번 글에서는 이 Deadlock에 대해서 상세하게 살펴보고자 합니다. 1. Deadlock의 정의 우선 시스템은 유한한 개수의 자원(resource)들로 이루어집니다. 여기서 자원이라 함은, 예를 들면 CPU나 파일들, 또는 입출력 장치들을 뜻하며, 프로세스들은 이런 자원들을 사용하고자 할 때 요청(Request)을 보내야하고, 사용을 완료하면 방출(Release)을 해 주어야 합니다. 요청을 했을 때 자원이 이미 다른 프로세스에 의해 사용되고 있는 등의 이유로 허용이 되지 않으면, 자원을 얻을 수 있.. 공감수 1 댓글수 2 2021. 1. 1.
[운영체제] Process Synchronization (3) - Mutex Lock, Semaphore 오늘은 프로세스 동기화의 마지막 남은 부분들에 대해서 알아보겠습니다. 구체적으로는 Mutex Lock과 Semaphore에 대해 중점적으로 알아보고자 합니다. 1. Mutex Locks 바로 전의 글에서 하드웨어를 통한 동기화 기법인 test_and_set이나 compare_and_swap의 경우에도 문제점이 있다는 점에 대해서 공부했었습니다. 그래서 운영체제의 설계자들은 이러한 문제를 해결하기 위해 다시 소프트웨어 툴을 개발합니다. 그리고 이 중에 가장 간단한 도구가 바로 Mutex Lock입니다. 아마 리눅스에서 쓰레드를 공부해 보았다면 한번쯤은 사용해 보았을 것이라 생각됩니다. Mutex는 Mutual Exclusion을 뜻하고, 모든 프로세스는 Critical section에 들어가기 위해 loc.. 공감수 0 댓글수 0 2020. 12. 29.
[운영체제] Process Synchronization (2) - test_and_set () & compare_and_swap () 바로 앞의 글에서 확인할 수 있듯이 Peterson's Solution과 같이 코드적으로 완벽해보이는 소프트웨어적인 알고리즘들도 결국 컴파일러의 동작 순서 등의 이유와 맞물려 예상치 못하게 잘 못 동작할 수 있다는 것을 알 수 있었습니다. 사실 프로세서가 하나 뿐인 시스템 (single-processor system)에서는 어떤 공유 변수가 변경되는 동안은 interrupt 발생을 허용하지 않는 방법을 사용하여 쉽게 처리할 수 있기는 합니다. CPU 스케쥴링을 멈춤으로써 아예 Race condition 문제를 발생하지 않게 하는 것입니다. 하지만 이것은 multiprocessor system에서는 사용이 불가능하며, 또 실시간 처리가 필요한 시스템에서는 사용이 불가능합니다. Multiprocessor s.. 공감수 1 댓글수 1 2020. 12. 29.
[운영체제] Process Synchronization (1) - Race Condition, Peterson's Solution 프로세스 동기화 파트에서는 앞에서 잠깐 설명한 적이 있는 Race Condition에 관한 문제를 다루게 됩니다. 프로세스들은 병렬적으로 실행이 될 수 있기 때문에 여러 프로세스가 공유하고 있는 데이터의 무결성에 문제를 야기할 수 있습니다. Race Condition에 대해서 먼저 알아보도록 하겠습니다. 1. Producer-Consumer Problem 가장 쉽게 Race Condition에 대해서 알아볼 수 있는 모델이 바로 생산자-소비자 모델입니다. 위 그림과 같은 모델에서 A와 B는 버퍼를 공유하고 있고, A는 공유하고 있는 버퍼에 데이터를 채워 넣기만 하고, B는 데이터를 가져가기만 합니다. 버퍼가 가득 차있으면 A는 버퍼에 빈 공간이 생길 때까지 대기하여야 하고, 버퍼가 텅 비어있다면, B는 .. 공감수 2 댓글수 3 2020. 12. 27.
[운영체제] CPU Scheduling (2) - Scheduling Algorithms 지난 글에 이어 이번에도 CPU 스케쥴링에 대해 공부해 보겠습니다. 이번엔 스케쥴링의 기준과 스케쥴링 알고리즘에 대해 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다. 1. 스케쥴링 기준 (Scheduling Criteria) CPU의 스케쥴링 알고리즘들은 서로 다른 특성을 가지고, 서로 다른 포인트에 집중하여 스케쥴링을 진행합니다. 그래서 특정 상황에서 스케쥴링 알고리즘을 선택하기 위해서는 각 알고리즘들의 특성들을 이해하고 있어야 합니다. 스케쥴링 알고리즘을 비교하여 선택하기 위해서는 여러 가지 기준들이 필요하며, 이 기준들에 따라 선택되는 알고리즘이 크게 바뀔 수 있기 때문에, 최선의 알고리즘을 선택하기 위해서는 명확한 기준을 세우는 것이 중요합니다. 여기서는 6가지 기준에 대해 알아보겠습니다. 1. CPU Uti.. 공감수 1 댓글수 0 2020. 12. 22.
[운영체제] CPU Scheduling (1) - What is CPU Scheduling? CPU 내에서 하나의 core에서는 한 번에 단 하나의 process만 실행이 가능합니다. 그 말인즉슨 하나의 process가 실행되고 있으면, 다른 process는 실행이 되고 싶어도 사용 가능한 core가 생길 때까지 대기를 해야 한다는 뜻입니다. 만약 CPU에 진입한 process의 실행이 모두 완료가 되어야 다음 process가 CPU를 차지할 수 있다고 가정해봅시다. Process는 실행 중에 입출력 요청이 완료되기를 기다릴 때가 있습니다. 이러한 상황에서 CPU는 아무 작업도 실행하지 못하며 시간과 자원을 낭비하는 결과를 초래합니다. 또는 꼭 지금 수행해야 하는 process가 있는데 앞에서 수행 중인 process의 작업이 너무 길어서 한참을 대기해야 하는 경우에도 비효율적인 결과가 만들어집.. 공감수 0 댓글수 0 2020. 12. 21.
[운영체제] Thread (2) - Multithreading Model, Implicit Threading, and Other Issues 지난번 글에 이어서 오늘도 thread에 관하여 공부해보고자 합니다. 오늘은 thread의 종류와 다중 thread의 몇 가지 모델에 대해서 먼저 알아본 뒤, thread에 관한 여러 이슈들을 다뤄볼까 합니다. 1. User thread vs. Kernel thread 지난 글에서는 thread를 그냥 일반적인 의미에서의 thread로 간주하고 공부를 했습니다. 하지만 사실 thread에도 두 가지 종류가 존재합니다. 바로 user thread (사용자 쓰레드)와 kernel thread (커널 쓰레드)입니다. 당연히 사용자 레벨에서 사용되는 thread가 user thread이고, kernel 영역에서 사용되는 thread가 kernel thread입니다. User thread는 kernel과 관계없이.. 공감수 0 댓글수 0 2020. 12. 20.
[운영체제] Thread (1) - Definition, Implementation, and Multicore 지금까지 살펴보았던 process는 모두 process 하나가 하나의 thread를 가지고 있다고 가정하고 공부를 하였습니다. 즉 하나의 process는 한 번에 하나의 작업만 수행한다고 가정을 했었다는 것이죠. 하지만 실제로는 하나의 process는 여러 개의 thread를 가질 수 있으며 이 thread들을 통해 process 하나로도 병렬적인 작업 수행이 가능합니다. 1. Thread란? 우선 thread의 정의를 알아보자면 process내에서 실행되는 흐름의 단위를 말합니다. 즉, 여러 개의 thread가 있다면 여러개의 작업의 흐름을 가질 수 있는 것이죠. 이렇게 말하면 너무 추상적인데, 예를 들어 설명하자면, 지금까지 배운 process의 개념에서는 하나의 thread만 가지고 있다고 가정했기.. 공감수 0 댓글수 1 2020. 12. 18.
[운영체제] Processes (3) - Interprocess Communication (IPC) Process 파트의 마지막 내용으로 Interprocess Communication, 즉 process 간 통신에 대해 알아보겠습니다. Process들은 운영체제 내에서 병렬적으로 수행되기 때문에 서로 독립적이면서도 상호 협력적인 관계에 있습니다. 이러한 Process들 간의 협력을 통해 우리는 몇 가지 이득을 취할 수 있습니다. 1. 정보 공유 (Information Sharing): 여러 응용 프로그램들이 동일한 정보에 흥미를 가질 수 있기 때문에 병행적으로 접근이 가능한 것이 좋다. 2. 계산 가속화 (Computation Speedup): 작업을 빨리 끝마치기 위해서는 작업을 서브 작업들로 분할하여 여러 process들에서 병렬적으로 수행하는 것이 좋다. 3. 모듈성 (Modularity): 시.. 공감수 0 댓글수 0 2020. 12. 17.
[운영체제] Processes (2) - Process Creation & Termination 지난 글에 이어서 오늘도 Process에 대해 알아보려고 합니다. 오늘은 Process가 어떻게 생겨나는지부터 차근차근 하나씩 공부해나가고자 합니다. 원래는 process 스케쥴링에 관한 내용이 앞에 조금 나오지만 이 부분은 나중에 훨씬 자세하게 다룰 기회가 있으니 그때로 미뤄놓도록 하겠습니다. 1. Process Creation 모든 process는 자신만의 정수 값으로 표현되는 number를 가집니다. 이를 Process Identifier, 줄여서 PID라고 부릅니다. 참고로 최초에 존재하는 process는 swapper라고 불리며 pid는 0입니다. 하지만 swapper는 사용자 모드가 아닌 kernel의 일부로 페이징을 담당하기 때문에 보통 root parent process로 취급하지 않고, .. 공감수 0 댓글수 0 2020. 12. 17.
[운영체제] Processes (1) - Process State, PCB 이번에 알아볼 내용은 바로 Process에 관한 내용입니다. 사실상 운영체제에 대한 공부가 본격적으로 시작되는 시점입니다. 1. Process란? Process는 "실행되고 있는 프로그램(A program in execution)"이며, 경우에 따라서는 job, task 등으로 바꿔 부르기도 합니다. Process는 프로그램의 실행에 대한 하나의 작업 단위로 볼 수 있고, 하나의 프로그램을 여러 번 실행시키면 여러 개의 process가 실행되게 됩니다. Process는 program code, execution state (thread info.), process state, process ID 등의 정보를 담고 있습니다. 각각의 Process는 자신의 virtual memory를 가지며, 이 virtu.. 공감수 2 댓글수 1 2020. 12. 17.
[운영체제] Interrupt 이전 글에서 System call이 발생하면 interrupt를 통해서 user mode에서 kernel mode로 변경시킨다는 내용을 언급한 적이 있었습니다. 이번 글에서는 이 interrupt의 발생에 대해 조금 더 자세히 알아보고자 합니다. 1. Interrupt란? 우선 interrupt라는 게 무엇인가에 대해 먼저 알아야 합니다. Interrupt란 CPU가 어떤 작업을 실행하고 있을 때 어떠한 이유 때문에 우선적으로 처리가 필요한 작업이 생겨 이를 CPU에 알리는 행위를 말합니다. Interrupt가 발생하면 바로 CPU는 하던 작업을 멈추고 interrupt handler라는 것을 실행하게 됩니다. 2. Interrupt의 발생 원인은? Interrupt를 발생시키는 요인은 두가지로 분류할 .. 공감수 3 댓글수 2 2020. 12. 16.
[운영체제] Introduction & Operating System Structure 운영체제에 대한 공부를 시작하면서 우선은 운영체제가 무엇인지, 무슨 일을 하는지와 같은 운영체제에 대한 기본 지식을 공부해볼까 합니다. 1. 운영체제란? 컴퓨터 시스템은 위의 그림과 같은 형태로 이루어져 있습니다. 하드웨어는 중앙 처리 장치(CPU), 메모리, 입출력 장치와 같은 물리적 장치를 뜻합니다. 그리고 응용 프로그램은 우리가 사용하는 Kakao Talk, MS Word, Visual Studio과 같은 실제 프로그램들을 말하죠. 그 사이를 이어주는 것이 운영체제라는 것인데요, 즉, 운영체제는 하드웨어와 응용 프로그램 사이에서 중개역할을 하는 프로그램으로, 사용자 프로그램들을 실행하고, 문제점들을 쉽게 해결하며, 컴퓨터 시스템을 사용하기 쉽게 만들어주고, 효율적인 방법으로 컴퓨터 하드웨어를 사용할.. 공감수 3 댓글수 2 2020. 12. 16.

문의안내

티스토리
로그인
고객센터

티스토리는 카카오에서 사랑을 담아 만듭니다.