8. [Execution of the Operating System] : OS 가 움직이는 방법

OS 가 어떻게 생겨먹었는지, 어떻게 움직이는지를 알아보자. 좀 추상적이긴 하지만 OS 설계에 대한 3가지 대표적인 접근법이 있다.

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① Execution within User Processes

: 유저프로세스의 일부로 kernel 이 위치하고 있다는 접근. OS가 Program Image와 직접적으로 연결되어 있다는 접근법이다. 이 설계방법에서는 각 프로세스에서 인터럽트, 시스템 콜 같은게 일어났을 때 process switching 을 완전히 안해도 mode switch만으로 기능을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

위 그림처럼, 프로세스의 일부처럼 OS 가 붙어있고 오직 프로세스 스위칭을 할 때에만 큰 오버헤드를 가지게 된다. 하지만 가용한 유저메모리가 줄어든다는 단점이 있다. 지금 공부하고 있는 리눅스가 이러한 설계법을 가지고 있다. Linux Process Image 안은 User space와 Kernel space로 나뉘어 구성되어있다.

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Kernel Space (3GB에서 4GB 되는 주소까지-1GB) 안에는 프로세스마다 독자적으로 가지는 자료구조와 물리메모리, Kernel 이 들어있고, User space (0GB에서 3GB되는 주소까지) 안에는 stack, library, heap 등 runtime stack 이 들어있다.

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② Nonprocess Kernel

: Kernel을 프로세스와 완전히 분리되어있는 독자적인 존재로 보는 접근법이다. 유저 프로세스들이 OS 위에 붙어 있어, 위 그림에서 노란 부분이 모두 회색 부분과 통일되어있는 모습과 같다고 보면 된다. 따라서 유저프로세스를 OS의 subroutine 처럼 보는 경향이 있다.

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③ Process-based OS

: 프로세스와 커널의 주요 기능을 분리된 객체로 보지만, 커널의 주요기능과 process switching function 또한 분리시켜서 보는 접근법이다. 아래 그림처럼 프로세스와 OS 기능이 경쟁해야하는 구조이다.

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개인 공부 정리용으로 작성한 글입니다. 틀린 부분이 있을 수 있으니 참고용으로만 사용해주세요. 틀린 부분은 댓글로 알려주세요.♥