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리눅스 커널의 구조와 원리

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[리눅스커널][스케줄링] 스케줄링(scheduling)/스케줄러(schedule)란 무엇일까? 스케줄링(scheduling)/스케줄러(schedule)란 무엇일까? 여러분들은 리눅스 시스템이 탑재된 휴대폰이나 라즈베리파이를 쓰면 동시에 여러 프로그램을 실행할 수 있습니다. 휴대폰을 보면 다양한 프로그램이 동시에 실행하는 것을 확인할 수 있습니다. 예를 들면 브라우저를 실행하면서 음악을 듣거나 메신저를 하면서 어플리케이션을 다운로드 할 수 있습니다. 그래서 사람들은 여러 프로세스들이 동시에 CPU에서 실행한다고 느낄 수 있습니다. 하지만 CPU는 여러 개의 프로세스를 절대로 동시에 실행할 수는 없습니다. 리눅스 커널을 포함한 다양한 운영체제에서 스케줄링과 멀티 태스킹 기법이 생겨난 이유는 다음과 같습니다.CPU는 한 순간에 한 개의 프로세스의 코드만을 실행할 수 있습니다. 여러 개의 프로세스들이 효..
[ARM] tst 명령어를 실행하면 ARM CPSR 레지스터가 어떻게 변경될까? tst 명령어를 실행하면 ARM CPSR 레지스터가 어떻게 변경될까? tst 명령어는 연산자와 비연산자 사이 AND 비트 연산을 수행합니다. AND 비트 연산 결과에 따라 CPSR 레지스터 Z 비트는 다음과 같이 변경됩니다.Z: 0 ( AND 비트 연산 결과가 1인 경우)Z: 1 ( AND 비트 연산 결과가 0인 경우) tst 명령어가 위와 같이 동작하는지 증명하기 위해 T32 디버거를 실행해 보겠습니다.다음 화면은 tst 명령어를 실행하기 직전입니다. NSR:80107E6C|ret_to_user_from_irq: ldr r2,[r9,#0x8]NSR:80107E70| cmp r2,#0x7F000000 ; r2,#2130706432NSR:80107E74| blne 0x8010B5FC ; addr_limit..
[리눅스커널][시스템콜]시스템 콜 소개 - 시스템 콜은 누가 언제 실행할까요? 시스템 콜은 유저 모드에서 실행 중인 어플리케이션에서 커널에게 어떤 서비스를 요청할 때 실행합니다. 유저 어플리케이션에서 파일 시스템에 접근해서 파일을 읽고 쓰거나 PID와 같은 프로세스 정보를 얻으려 할 때 주어진 규약에 맞게 커널에 서비스를 요청을 하는 것입니다. 이를 위해 시스템 콜을 발생해서 유저 공간에서 커널 공간으로 실행 흐름을 이동합니다. 이 동작은 다음 그림으로 표현할 수 있습니다. 이번에 시스템 콜 세부 동작을 왜 잘 알아야 하는지 생각해봅시다.시스템 콜은 리눅스 시스템에서 당연히 잘 동작하는데 왜 알아야 할까요? 그 이유는 문제 해결 능력을 키우기 위해서입니다. 리눅스 시스템 저수준 함수를 써서 응용 어플리케이션 코드는 누구나 작성할 수 있습니다...
[리눅스커널][시그널] 시그널이란 무엇일까? 유저 프로세스 입장에서 시그널이란 시그널이란 무엇일까요?커널 입장에서 시그널은 프로세스에게 보내는 단순한 형태의 메시지라고 할 수 있습니다.시그널 정보와 PID를 프로세스에게 전달하는 것입니다. 유저 프로세스 입장에서 프로세스는 무엇일까요? 유저 프로세스 관점으로 시그널은 실행 흐름을 제어하는 비동기적인 중단입니다. 이렇게 유저 프로세스와 커널 입장에서 시그널은 약간 다른 관점에서 볼 수 있습니다. 이번에 먼저 유저 프로세스 관점으로 시그널을 살펴보겠습니다.여러분이 너무 보고 싶은 책이 있다고 가정하겠습니다. 3시간 동안 읽을 수 있는 책 분량이라 주말에 책을 읽기 시작했습니다. 3시간 동안 아무런 방해를 받지 않고 책을 읽을 수 있으면 좋겠지만 이런 상황은 이상적인 환경입니다. 집에서 인터폰 벨리 울리..
[리눅스커널][프로세스] 기본 유저 레벨 프로세스 실행 실습 및 ftrace 로그 분석 기본 유저 레벨 프로세스 실행 실습 및 ftrace 로그 분석라즈베리파이에서 X-terminal 프로그램을 실행해서 셸을 엽시다. root@raspberrypi:/boot# ps -ely | grep bashS UID PID PPID C PRI NI RSS SZ WCHAN TTY TIME CMDS 1000 541 443 0 80 0 4024 1645 poll_s tty1 00:00:00 bashS 1000 880 878 0 80 0 4008 1628 wait pts/0 00:00:00 bashS 0 977 972 0 80 0 3284 1416 wait pts/0 00:00:00 bashS 1000 993 989 0 80 0 3960 1628 poll_s pts/1 00:00:00 bash grep bas..
[리눅스커널][프로세스] 프로세스는 어떻게 생성하나? 프로세스에 대한 이해를 하려면 프로세스가 어떻게 생성되는 지 알면 좋습니다. 프로세스 생성 과정에서 프로세스를 관리하는 자료구조 관계를 알 수 있기 때문입니다. 리눅스에서 구동되는 프로세스는 크게 유저 레벨에서 생성된 프로세스와 커널 레벨에서 생성된 프로세스가 있습니다. 유저 레벨에서 생성된 프로세스는 유저 공간에서 프로세스를 생성하는 라이브러리(glibc) 도움을 받아 커널에게 프로세스 생성 요청을 합니다. 커널 프로세스는 kthread_create() 함수를 호출해서 커널 내부에서 프로세스를 생성합니다. 커널 프로세스는 커널 스레드라고 부르며 커널 내부에서 스레드를 직접 관리합니다. 공통으로 리눅스에서 생성된 프로세스는 _do_fork() 함수를 호출합니다. 프로세스 생성하는 핵심함수는 _do_for..
[리눅스커널][프로세스] ps 명령어로 프로세스 확인하기 리눅스 시스템 개발자(디바이스 드라이버, 데브옵스)로 오래 동안 실력을 인정 받으려면 리눅스 커널을 잘 알면 좋습니다. 하지만 리눅스 커널은 그 내용이 방대하고 깊이가 있어 단기간에 익히기 어려운 기술 영역입니다. "프로세스란 무엇인가"란 질문으로 리눅스 커널을 시작합니다. 성경이나 불경같이 근엄한 단어를 많이 보입니다. 안타깝게도 20페이지 정도 읽다가 포기합니다. 너무 이론으로 프로세스를 설명하기 때문입니다. 프로세스에 익숙해지려면 리눅스 시스템에 익숙해져야 합니다. 이번 장에서는 라즈베리파이에서 명령어를 입력하고 ftrace 로그에서 출력되는 로그로 프로세스 동작을 확인합니다. 먼저 다음 리눅스 명령어로 시스템에서 프로세스 목록을 확인합시다. 이를 위해 라즈베리파이에서 x-terminal 프로그램을..
[리눅스커널[프로세스] 프로세스, 태스크란 무엇일까? 프로세스는 추상적이고 다양한 의미를 담고 있어 다양한 관점으로 설명할 수 있습니다. 프로세스란 무엇일까요? 프로세스(Process)는 리눅스 시스템 메모리에서 실행 중인 프로그램을 말합니다. 스케줄링 대상인 태스크와 유사한 의미로 쓰입니다. 다수 프로세스를 실시간으로 사용하는 기법을 멀티프로세싱이라고 말하며 같은 시간에 멀티 프로그램을 실행하는 방식을 멀티태스킹이라고 합니다. 우리가 쓰고 있는 스마트폰 동작을 잠깐 생각해봅시다. 전화를 하면서 메모를 남기고, 음악을 들으면서 브라우저를 볼 수 있습니다. 여러 어플리케이션이 동시에 실행하고 있습니다. 이것은 멀티태스킹을 수행해서 프로그램을 시분할 방식으로 처리하기 때문에 가능합니다. 이번에는 리눅스 개발자 입장에서 프로세스에 대해 생각해 봅시다. 프로세스는..

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