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[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.. 공감수 1 댓글수 0 2022. 1. 18.
[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 .. 공감수 2 댓글수 0 2022. 1. 14.
[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.. 공감수 1 댓글수 0 2022. 1. 9.
[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.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 12. 31.
[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.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 12. 28.
[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.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 12. 26.
[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.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 12. 23.
[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.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 12. 23.
[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.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 12. 22.
[Kernel of Linux] 5. Process Management (2) 지난 강의 요약 - Process Management (1) UNIX 시절에는 child를 만드는데 fork-exec 방식을 따랐다. 이 방식도 진화해왔었는데 처음에는 parent 측에서 먼저 wait() (혹은 종료) 할 때까지 기다렸다가 child가 실행되었다. 그 이후에는 parent의 page tables만을 복사하게 바뀌었지만 COW(Copy-on-Write)에 의해 page-fault가 많이 발생하여 비효율적인 오버헤드가 많이 생겼다. 그래서 이후에는 parent의 fork 호출 이후에 parent로 돌아가지 않고 child process의 우선순위를 높여줘서 child가 먼저 실행되도록 바꿨다. 위에서 기술한 옛날 UNIX가 사용하던 방식과는 달리 linux에서는 process를 task_s.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 12. 6.
[Kernel of Linux] 4. Process Management (1) 지난 강의 요약 - System Call (2) system call의 대표적인 함수 몇 가지를 살펴보았고 system call로 인한 context switch 동작까지 이해했다. 1. PCB in Linux linux에서 프로세스마다 가지고 있는 프로세스 메타데이터가 PCB라는 것은 이제 분명하다. 이제 이 PCB가 linux에서 어떻게 구현되어 있는지 알아보자. PCB가 저장하고 있는 여러 값들이 있는데 이는 크게 6개의 struct로 나뉘어 있다. task_struct 구조체를 메인으로 해서 files, fs(file system), tty(터미널), mm(main memory), signals 구조체가 담겨 있다. 소스 코드를 살펴보면 task_struct 내부에서 포인터의 형태로 나머지 5개의.. 공감수 0 댓글수 2 2021. 11. 28.
[Kernel of Linux] 3. System Call (2) 지난 강의 요약 - System Call (1) system call이 불리는 과정, wrapper routine, vendor마다 다른 system call number, 새로운 system call 추가에 대한 장단점 및 대체방안 등을 알아봤다. 그리고 kernel이 해주는 중요한 임무 중 하나로 Process Management가 있다. kernel은 HW, SW 간의 접근 제어를 해주어야 하므로 각각의 devices와 processes를 표현해주는 metadata를 가지고 있다. 그중에서도 user process의 정보를 담고 있는 data structure를 PCB라고 한다. 지난 강의 마지막 부분에서는 command를 입력할 때마다(새 utility를 실행할 때마다) 생기는 Child Proc.. 공감수 0 댓글수 2 2021. 11. 24.
[Kernel of Linux] 2. System Call (1) 지난 강의 요약 - Introduction OS는 하나의 거대한 프로그램이 아니라 여러 프로그램으로 나뉘어 있다. 여러 프로그램 중에서도 커널은 memory resident 한 프로그램이다. 나머지는 모두 disk resident 프로그램이므로 필요할 때만 메모리에 올라갔다가 필요 없어지면 다시 내려간다. 커널을 제외한 나머지 프로그램들을 utility, job, command라고도 부른다. 하나의 user가 하드웨어의 모든 resource를 사용하는 윈도우 OS와는 달리, 리눅스는 multi-user system이므로 한 프로세스 혹은 user가 다른 프로세스나 user의 정보를 담고 있는 memory, disk에 접근하는 것을 예방(prevention) 해야 한다. 접근은 I/O operation을 .. 공감수 1 댓글수 2 2021. 11. 17.
[Kernel of Linux] 1. Introduction 계속 커널 공부를 하고는 있지만 뭔가 기본기가 부족하다는 느낌을 많이 받고 있다. 그래서 예전부터 알고 있던 까망눈연구소 님의 블로그 글 중에 커널과 관련된 글을 강의를 통해 잘 정리하고 계신 것을 발견하고 나도 똑같이 해당 강의를 통해 기본기를 다지려고 한다. https://olc.kr/course/course_online_view.jsp?id=35&s_keyword=Kernel&x=0&y=0 OLC CENTER olc.kr 1. What is an Operating System? 프로그램은 user와 hardware 사이의 중개인 역할을 수행한다. 이때 OS가 관여를 하는데 이 중개인 역할이 바로 OS다. 아래(lowlevel)로는 hardware 자원을 관리하고, 위(highlevel)로는 프로그램.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 11. 16.
[Linux Kernel] local_irq_disable() / local_irq_save() Environment: Linux Kernel v5.14.14 리눅스 커널 소스를 분석하다 보면 두 개의 비슷한 코드를 볼 수 있다. 둘 다 local_irq 접두사를 가지고 있는데 하나는 disable, 다른 하나는 save를 달고 있다. 비슷하지만 하는 일이 완전히 다른 둘의 차이점을 잊지 않기 위해 글을 남긴다. ※ IRQ : Interrupt ReQuest local_irq_disable() / local_irq_enable() functionality 인터럽트 컨텍스트 상황에서 해당 라인의 CPU의 다른 인터럽트를 비활성화/활성화한다. local_irq_disable() ~ local_irq_enable() 사이 컨텍스트에서 이를 보장한다. source code include/linux/irqf.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 28.
[Linux Kernel] IRQ 스레드 실습 본 실습은 책 「디버깅을 통한 리눅스 커널의 구조와 원리」 p.438를 기준으로 진행했다. IRQ 스레드 생성 실습 IRQ 스레드를 생성할 인터럽트 선택 라즈베리 파이에 존재하는 IRQ 스레드의 개수는 많지 않다. 먼저 존재하는 IRQ 스레드를 확인해보면, 책과는 달리 166번 인터럽트에 대한 IRQ 스레드도 보인다. usb 관련 인터럽트 같은데 지금은 그냥 넘어가도 된다. 이제 IRQ 스레드를 생성해 볼 인터럽트를 선택하기 위해 "cat /proc/interrupts" 명령어로 확인해본다. 각 cpu 번호 별로 실행된 횟수를 참고해서 선택할 예정이다. 위에서 이미 돌고 있던 86, 166번 인터럽트를 제외하고 선택하면, 적당한 횟수로 도는 17번 인터럽트 3f00b880.mailbox가 좋겠다. 17번.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 10. 18.
[Linux Kernel] Interrupt 후반부 처리 인터럽트 후반부 처리 Top Half, Bottom Half 중 Bottom Half 처리. 인터럽트가 실행되는 동안인 인터럽트 컨텍스트 상태일 때는 프로세스가 멈춰있으므로 가능한 한 빨리 실행되고 컨텍스트를 돌려줘야 하는데, 꼭 인터럽트 컨텍스트일 때 처리하지 않아도 되는 것들은 인터럽트 핸들러가 끝나고 빠르게 여러 가지 방법으로 마무리한다. IRQ 스레드 (threaded IRQ) "irq/인터럽트 번호-인터럽트 이름" 형식의 이름을 가진 프로세스가 바로 IRQ 스레드다. 어찌됐던 스레드이기 때문에 스케줄링하는 과정이 필요하고 그러므로 1초에 몇 천 번 이상 인터럽트가 걸리는 핸들러는 IRQ 스레드를 이용하면 부하가 많이 걸리니 추천하지 않는다. 부팅 단계에서 request_threaded_irq().. 공감수 1 댓글수 0 2021. 10. 17.
[Linux Kernel] Interrupt ARMv7 코어 기준 Interrupt란 하드웨어적 관점 : 하드웨어에서 발생하는 전기 신호 CPU 관점 : 프로세스가 하던 일 멈추고 인터럽트 서비스 루틴(ISR; Interrupt Service Routine) 실행 Ω 진리 Ω 인터럽트는 그 자체로 프로세스의 진행을 멈추고 실행하는 것이기 때문에 시스템에 많은 부하가 걸리지 않게 짧고 간결하게 실행되어야 한다. 그렇기 때문에 인터럽트 컨텍스트에서는 휴면 상태로 진입할 수 없고 인터럽트 컨텍스트에서 호출 가능한 커널 함수는 제한되어 있다(안 되는 함수는 예를 들어 lock 얻는 함수 같은 거). 주요 개념 인터럽트 핸들러 - 발생된 인터럽트를 실제로 처리하는 함수 인터럽트 벡터 - 각 인터럽트 별로 정해진 주소가 있는 주소 테이블 인터럽트 디스크립터 .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 6.
[Linux Kernel] alloc_thread_stack_node() 함수 분석 '디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리' 책을 읽으면서 정리를 하다가 한 가지 코드 상의 차이를 발견했다. 커널 버전은 책에 나온 대로 v4.19다. 개요 프로세스가 새로 생성될 때 불리는 _do_fork() 함수 내 copy_process() 함수에서 일어나는 동작 중 하나로 프로세스가 이용할 스택을 할당하는 게 있다. 태스크 디스크립터 생성하고 slab cache에서 스택 공간 할당받는 함수인 alloc_thread_stack_node() 함수가 있는데 책에 있는 코드와 구현 상의 차이가 있길래 초보자 입장에서는 흥미롭게 다가왔다. Before static unsigned long *alloc_thread_stack_node(struct task_struct *tsk, int node) {.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 9. 29.

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