Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 14. Memory Management
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 14. Memory Management

    지난 강의 요약 - File System (3) Linux는 Unix와는 달리 많은 종류의 FS을 커버할 수 있도록 만들어졌다. 그래서 실제 physical FS layer 위에 유저를 위한 standard를 제공하기 위한 VFS(Virtual FS) layer를 얹어놨다. VFS는 standard objects 4가지를 통해 어떤 FS든지 정의할 수 있도록 했다. superblock object / inode object / file object / dentry object. dentry를 제외한 나머지 object들은 이전에도 많이 했으니 넘어가고 dentry에 대해 알아보자. dentry는 directory entry로 단순히 말해 path(name) components의 inode를 저장하는 것을..

    [Kernel of Linux] 13. File System (3)
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 13. File System (3)

    지난 강의 요약 - File System (2) 디스크는 inode와 data를 저장하는 부분으로 나뉘어 있다. inode 0번째는 root directory를 의미한다. open("/a/b") 이렇게 시스템 콜이 불렸다면 처음에 root directory file을 열어서 밑에 있는 inode 포인터 리스트를 가져온다. 파일 중 a file을 가리키는 inode 포인터를 찾았다면 또 거기서 아래로 내려가 찾는다. 그렇게 b file까지 오게 되면 b를 위한 offset을 저장할 file struct를 만들고 나서 이를 가리키는 포인터를 커널에 있는 u_ofile[] array에 저장한다. 포인터를 저장한 이 array의 index를 바로 fd(file descriptor)라고 한다. 디스크에 데이터를 ..

    [Kernel of Linux] 12. File System (2)
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 12. File System (2)

    지난 강의 요약 - File System (1) linux에는 파일과 파일을 표현하는 메타 데이터가 있다. 메타 데이터에는 여러 정보가 들어있는데 그중에서 중요한 정보 중 하나로 offset이 있다. 파일은 sequence of bytes라고 정의하고 있는 만큼 파일을 읽을 때 sequential 하게 읽는다. 이때 offset을 보고 어디서부터 읽을지 결정한다. 파일을 storage에 저장할 때 연속적으로 저장하는 방식을 사용할 수 있다. 이 방식의 장점은 access 할 때 빠르게 접근할 수 있지만 단점으로는 외부 단편화(external fragmentation)가 발생하여 관리가 어렵다. 다른 저장 방식으로는 storage를 일정 크기로 잘라놓은 다음에 파일이 저장된 섹터의 주소를 기억하는 것이 있..

    [Kernel of Linux] 11. File System (1)
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 11. File System (1)

    지난 강의 요약 - Interrupt (3) IRQ를 처리하는 과정은 크게 두 가지로 나뉜다. Top-Half와 Bottom-Half가 그것이다. Bottom-Half는 소프트웨어가 후속 처리를 위해 건 인터럽트를 처리하는 과정이다. Bottom-Half를 처리하기 위해 프로그래머가 사용할 수 있는 handler로는 총 3가지가 존재한다. Softirq, Tasklet, Workqueue. Softirq는 여러 다른 CPU가 동시에 실행이 가능해 concurrency가 높다는 장점이 있지만 코딩하기 복잡하다는 단점이 있고, Tasklet은 Softirq와는 반대로 같은 Tasklet이 여러 다른 CPU가 동시에 돌릴 수 없다는 단점이 있지만 그만큼 reentrant와 data access 부분을 신경 쓰..

    [Kernel of Linux] 10. Interrupt (3)
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 10. Interrupt (3)

    지난 강의 요약 - Interrupt (2) Interrupt를 처리할 때 발생 가능한 문제점이 있다는 것을 배웠다. mth IRQ line을 처리하는 CPU가 아무도 없다면 그냥 들어가서 처리하면 되고, 반대로 이미 처리하고 있는 CPU가 있을 수도 있다. 이럴 때는 뒤늦게 들어온 CPU 입장에서는 line state를 확인하고 PENDING bit을 설정하고 나가면 된다. 왜냐하면 이미 처리 중인 CPU에게 처리할 것이 더 있으니 해당 라인에 요청된 ISR 마치고 오라고 말하는 것과 같기 때문이다. 이미 ISR을 처리 중이던 CPU 입장에서 보면 handle_IRQ_event() 함수를 마치고 돌아왔더니 분명히 없애고 갔던 PENDING bit이 설정되어 있으니 다시 ISR을 처리하러 가면 된다. 이..

    [Kernel of Linux] 9. Interrupt (2)
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 9. Interrupt (2)

    지난 강의 요약 - Interrupt (1) interrupt를 발생시키는 하드웨어들은 각기 배정된 IRQ line에 속해있다. 그리고 여러 line들을 통제해주는 컨트롤러가 필요한데 이것이 바로 PIC(Programmable Interrupt Controller)다. 각 line은 irq_desc 구조체를 가지고 있는데 여기에는 현재 line의 상태, handler, lock, action 같은 정보들이 담겨있다. action field에는 irqaction 구조체가 포인터로 연결되어 있다. 각 irqaction은 device의 ISR을 처리하기 위한 정보들이 담겨있다. interrupt를 처리하기 위해 불리는 함수들이 존재한다. PIC으로부터 받은 vector를 이용해 어셈블리어로 작성된 함수로 점프..

    [Kernel of Linux] 8. Interrupt (1)
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 8. Interrupt (1)

    지난 강의 요약 - Scheduling & Interrupt (0) 리눅스에서 사용하는 Timer에 대한 동작을 알아보았다. HZ의 크기는 아키텍처마다 다를 수 있다. Interrupt는 CPU cycle을 진행하는 도중 다른 PC로 jump 하게 만드는 효과가 있다. 그리고 Interrupt를 발생시키는 여러 devices를 통제하기 위해 PIC(Programmable Interrupt Controller)가 존재한다. PIC에서는 프로그래머가 원하는 대로 interrupt를 masking 할 수 있고 각 interrupt 별로 handler를 두어 원하는 동작을 실행하게 할 수 있다. Interrupt를 처리하고 있는 동안에는 해당 인터럽트 라인의 PIC는 block 상태이므로 인터럽트는 가능한 짧은..

    [Kernel of Linux] 7. Interrupt (0)
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 7. Interrupt (0)

    1. The Concept of Interrupt CPU는 instruction을 가져와서 fetch 하고 decode 한 뒤 실행한다. 그 과정은 데이터를 읽고 쓰는 행위가 대부분이다. 32-bit 기준으로 PC는 4-Byte씩 증가하여 다음 instruction을 탐색한다. 이 루틴은 검은색 선으로 된 부분이다. 그런데 여기서 중간에 interrupt가 걸리는 상황을 생각해보자. 이때는 분홍색 선으로 된 루틴을 따라간다. CPU에 interrupt request bit을 보고 interrupt가 가능한지 확인한 뒤에 interrupt가 가능하면 interrupt 루틴을 따라간다. PC에는 평소처럼 4-Byte가 증가하는 것이 아닌 저장되었던 다른(새) 레지스터로 fetch 된다. 즉 해당 addres..

    [Kernel of Linux] 6. Scheduling
    Kernel/Theory

    [Kernel of Linux] 6. Scheduling

    지난 강의 요약 - Process Management (2) kernel thread의 특징에 대해 알아보았다. user space에서 동작하는 thread와는 달리 address access의 접근 제한이 없다는 특징을 가지고 있고 주로 daemon 같은 것들이 kernel thread 형식으로 존재한다. process state의 종류에 대해 몇 가지 알아보았고 종류별 상관관계가 존재한다. cpu를 차지할 프로세스를 선택하고 관리하는 것을 스케줄링이라고 한다. 다음으로 cpu를 차지할 프로세스를 선택하기 위해 필요한 조건으로 두 가지를 소개했다. 첫 번째로는 highest priority다. 높은 priority를 지닐수록 cpu를 먼저 선점할 기회가 많아진다. 두 번째는 remaining times..

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