리눅스 커널

커널은 5개의 기능 블럭으로 구분한다.

• 프로세스 관리
• 메모리 관리
• 파일 시스템 관리
• 디바이스 관리
• 네트워크 관리

사용자 영역과 커널 영역

• 사용자 영역

  • 응용 프로그램이 동작하기 위해 사용되는 메모리 공간
  • stack 영역
     - 프로그램 시행시 지역 변수나 환경 변수와 같은 변수들이 위치
  • heap 영역
     - 동적 메모리 할당 영역
  • bss 영역
     - 초기화 되어 있지 않은 전역 변수나 정적 변수들이 저장.
     - 로더에 의해 메모리로 적재될 때 공간을 확보한 후, 0으로 초기화
  • data 영역
     - 초기화되어 있는 전역 변수들이 저장
  • text 영역
     - 프로그램 코드(함수나 일반 처리문 등)와 읽기 전용 데이터(상수)로 이루어짐
    
    

• 커널 영역

  • 운영체제가 실행되기 위해서 필요한 메모리 공간

커널에 자원 처리를 요청하는 방법 

• 시스템 콜 방식
• 소프트웨어 인터럽트
• 응용 프로그램으로 하여금 하드웨어나 다른 운영체제 리소스를 접근할 수 있게 해준다.

• 시스템 콜 핸들러

• 유저 공간의 응용 프로그램이 직접 커널 코드를 호출하는 것은 불가능

-> 커널은 보호된 메모리 공간에 있으므로 시스템이 커널 모드로 전환되어야 함




• 소프트웨어 인터럽트

• 유저공간에서 커널 모드로 진입하기 위해 exception이 발생하면 시스템은 커널 모드로 전환되어 exception handler를 실행한다.
• 이 핸들러가 시스템 콜 핸들러가 된다.




• 시스템 콜 핸들러 open() 수행과정
1. test.c main()에서 open() 호출
2. libc.a에서 open()
   시스템콜의 고유번호를 eax 레지스터에 저장
   SW 인터럽트 발생
3. ARM에서 system_call() 명령이 저장된 vector table 참조
4. vector_swi()에서 open() 명령의 번호를 참조하여 sys_open() 호출
5. sys_open()은 dev_open()을 호출하면서 실제 open  명령을 수행

리눅스 부팅 과정

1. Power on

2. ROM-BIOS 프로그램 실행

   • BIOS (Basic Input/Output System): 메모리의 특정 번지로 자동 로드되어 실행됨

   • POST(Power On Self Test) 수행

     • 장착된 H/W가 인식됨. (예: 시리얼 장치, 마우스 장치, 사운드 장치)
     • H/W의 물리적인 손상체크와 초기화가 병행
   • 부팅 매체 (Disk, CD_ROM 등) 검색
   • MBR(Master Boot Record)를 읽어, 부트로더(GRUB)를 로드시킨다.

3. GRUB  실행(부트로더 실행)

   • 부팅메뉴 선택
   • /boot/grub/grub.conf 파일
   • kernel 이미지 로드
   • swapper 프로세스 호출

4. swapper 프로세서 (PID=0)

   • 커널 이미지 압축을 해제
   • 각 장치 드라이브들을 초기화
   • 루트( / ) 파일 시스템을 read-only로 마운트
   • 파일시스템 검사
   • 루트( / ) 파일시스템을 read-write 모드로 마운트
   • init 프로세스 (PID=1)

5. init 프로세스 (PID=1)

• 리눅스에서 모든 프로세스는 그 실행과 함께 설정파일을 읽어들인다.
• init 프로세스는 /etc/inittab이라는 설정 파일을 읽어들여 무엇을, 어떻게, 언제 실행할 것인가를 결정하여 커널 서비스 시작