**그림으로 배우는 리눅스 구조** 1장. 리눅스 개요

출처: 그림으로 배우는 리눅스 구조

그림으로 배우는 리눅스 구조 - 예스24

선배가 옆에서 하나하나 알려주듯 친절히 설명해주는실습과 그림으로 배우는 리눅스 지식의 모든 것 * Go 언어와 Python, Bash 스크립트 실습 코드 제공* 이 도서는 『실습과 그림으로 배우는 리눅스 구조』의 개정판입니다.리눅스 커널 책의 두께와 깊이에 ...

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프로그램과 프로세스

커널

시스템 콜

시스템 콜 호출 확인해 보기

시스템 콜을 처리하는 시간 비율

라이브러리

표준 C 라이브러리

시스템 콜 래퍼 함수

정적 라이브러리와 공유(동적) 라이브러리

10/5(목)

프로그램과 프로세스

프로그램 : 명령과 데이터를 하나로 묶은 것. 컴파일 언어면 소스코드를 빌드해서 만들어진 실행파일을 프로그램, 파이썬 같은 스크립트 언어는 소스코드 자체가 프로그램이다. 커널도 프로그램의 일종임

프로세스 : 실행 중인 프로그램

커널

커널이 필요한 이유

프로세스가 커널을 거치지 않고 하드웨어에 직접 접근할 경우에 명령 실행 순서를 올바르게 제어하지 않는다면 동시성 문제가 생길 수 있다.

CPU 모드

커널은 CPU 모드 기능을 이용해 프로세스가 하드웨어에 직접 접근할 수 없게 한다.

1. 커널 모드 : 모든 명령 실행 가능.

2. 사용자 모드 : 특정 명령은 실행 불가. 프로세스는 사용자 모드에서 실행된다.

커널은 커널 모드로 동작하면서 다른 프로세스에서는 불가능한 하드웨어 제어, 시스템 자원 관리 및 배분 기능을 제공한다. 이를 통해 프로세스 간 충돌을 방지하고 시스템 자원을 효율적으로 관리해 안정적인 컴퓨터 환경을 제공한다.

시스템 콜

: 프로세스가 커널에 요청하는 것, 커널의 도움이 필요할 때 사용한다.

아래와 같은 특수한 명령일 때 시스템 콜을 사용한다.

• 프로세스 생성, 삭제

• 메모리 확보, 해제

• 통신 처리

• 파일 시스템 조작

• 장치 조작

프로세스는 사용자 모드로 실행되지만, 시스템 콜을 호출하면 CPU 모드가 커널 모드로 바뀌고 커널 처리가 동작한다. 시스템 콜 처리가 끝나면 다시 사용자 모드로 돌아간다.

시스템 콜

💡시스템 콜을 통하지 않고 프로세스에서 직접 CPU 모드를 변경하는 방법은 존재하지 않는다.(있다고 하면 커널이 존재할 의미 X)

시스템 콜 호출 확인해 보기

strace : 프로세스가 어떤 시스템 콜을 호출하는지 확인 가능

+) -T 옵션 사용 시 시스템 콜 소요시간을 측정할 수 있다.(어떤 시스템 콜에 시간이 걸리는지 확인할 때 씀)

package main

import (
	"fmt"
)

func main() {
	fmt.Println("hello world")
}

시스템 콜을 처리하는 시간 비율

sar : 논리 CPU가 실행하고 있는 명령 비율 확인

sar -P 0 1 1
1. 논리 CPU 0의 데이터 수집
2. 1초마다 수집
3. 한번만 수집

taskset 명령어로 지정한 CPU에서 실행하도록 지정 가능하다.

getppid() : 단순 시스템 콜

시스템 콜을 끊임없이 호출해서 %system이 많아진 걸 확인할 수 있다.

프로세스 죽이기

apm(application performance monitoring)

ex) 제니퍼

라이브러리

프로세스의 소프트웨어 계층

표준 C 라이브러리

C 프로그램은 libc를 링크한다.

ldd : 프로그램이 어떤 라이브러리를 링크하는지 알 수 있다.

p.38

lib로 시작하는 패키지 찾기 (라이브러리 찾는 거)

시스템 콜 래퍼 함수

시스템 콜 래퍼 함수 : 내부적으로 시스템 콜 호출

libc는 표준 C 라이브러리뿐만 아니라 시스템 콜 래퍼 함수도 제공한다. 시스템 콜은 일반 함수 호출과 다르게 C언어 같은 고급 언어에서 직접 호출할 수 없다.

만약 libc가 없다면 시스템 콜 호출할 때마다 아키텍처에 의존하는 어셈블리 코드를 작성해서 호출해야 함.

OS의 도움, libc가 없다면

사용자 프로그램은 래퍼 함수를 호출하면 끝

정적 라이브러리와 공유(동적) 라이브러리

프로그램 컴파일 시에 오브젝트 파일이 생성되고, 이후 링크 단계에서 오브젝트 파일이 사용하는 라이브러리를 링크해서 실행 파일을 만든다.

라이브러리

1. 정적 라이브러리 : 링크 시 라이브러리에 있는 함수를 프로그램에 집어넣음. 실행 파일의 크기大

2. 동적 라이브러리 : 링크 시 이 라이브러리의 이런 함수를 호출한다는 정보만 실행 파일에 포함. 프로그램 실행 중에 라이브러리를 메모리에 로드하고 함수를 호출한다. 실행 파일 크기小

   라이브러리에 문제가 있을 때 공유 라이브러리를 수정 버전으로 교체하기만 하면 얘를 사용하는 모든 프로그램에서 문제가 수정 가능하다는 장점이있음

   ex) .dll(Dynamic Link Library)

라이브러리

속성	정적 라이브러리	동적 라이브러리
파일 크기	크다 (실행 파일에 라이브러리 코드 포함)	작다 (실행 파일에 호출 정보만 포함)
라이브러리 업데이트	라이브러리를 사용하는 모든 코드를 수정해야 함. 변경에 불리.	공유 라이브러리 하나만 수정하면 됨. 변경에 유리.
실행 방식	라이브러리 코드가 실행 파일에 포함되어 프로그램 실행 시 독립적	프로그램 실행 중에 라이브러리가 메모리에 로드되고 함수가 호출됨

#include <unistd.h>

int main(void) {
	pause();
	return 0;
}

정적 라이브러리(libc.a)

• 프로그램 크기 : 900KiB, 공유 라이브러리는 링크되어 있지 않음

$ cc -static -o pause pause.c
$ ls -l pause
-rwxrwxr-x 1 chaemin chaemin 646632 Oct  6 01:22 pause // 라이브러리 들어가서 사이즈 큼
$ ldd pause
not a dynamic executable // 컴파일 됐으나 링킹 안 돼서 실행 불가

공유 라이브러리(libc.so)

• 파일 크기는 16KiB로 libc 정적 링크보다 훨씬 작음

• libc(/lib/aarch64-linux-gnu/libc.so.6)를 동적 링크함

$ cc -o pause pause.c
$ ls
pause  pause.c
$ ls -l pause
-rwxrwxr-x 1 chaemin chaemin 8848 Oct  6 01:30 pause
$ ldd pause
	linux-vdso.so.1 (0x0000ffff8ea99000)
	libc.so.6 => /lib/aarch64-linux-gnu/libc.so.6 (0x0000ffff8e880000)
	/lib/ld-linux-aarch64.so.1 (0x0000ffff8ea60000)

+) ldd 명령어로 내가 사용하는 프로그램 실행 파일에 어떤 공유 라이브러리가 링크되어있는지 확인해보기

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