운영체제-as-a-sevice
운영체제의 기본 기능에 대해 살펴봅니다.
Intro
운영체제, 즉 OS는 세 가지 관점으로 바라볼 수 있다.
- System(컴퓨터)가 제공하는 서비스
- 사용자와 프로그래머가 컴퓨터와 상호작용하는 인터페이스
- 컴포넌트
이 글에서는 운영체제를 하나의 서비스로 보고, 이 서비스가 제공하는 기능에 대해 알아본다.
OS Services
운영체제를 하나의 서비스라는 관점으로 바라보았을 때 아래와 같은 기능을 사용자에게 제공한다.
- 사용자를 위한 기능
- 내부 시스템 효율을 위한 기능
사용자를 위한 OS의 기능부터 하나씩 살펴보자.
사용자를 위한 OS 기능
OS는 사용자에게 다음과 같은 기능을 제공한다.
- User interface
- Program execution
- I/O Operation
- File system manipulation
- Communications
- Error detection
User interface
User interface, 줄여서 UI는 시스템과 사용자가 상호작용하는 방법을 제공하며, 크게 세 가지로 나뉜다.
-
Command-line interface
- 프롬프트 입력창에 명령어를 입력해 컴퓨터와 상호작용
-
Graphics user interface(GUI)
- 마우스, 키보드 등을 이용해 컴퓨터와 상호작용
-
Touch screen interface(phone, tablet)
- 터치를 이용해 컴퓨터와 상호작용
Program execution
시스템은 프로그램을 메모리에 적재 후 실행한다. 또 프로그램은 실행 중에도 중단될 수 있다. 이때 OS는 프로그램의 실행과 중단을 관리한다.
I/O Operation
IO는 Input과 Output의 줄임말로, 시스템은 프로그램에 IO가 필요할 때마다 이를 제공한다. 사용자가 IO 장치를 직접 제어하지 않게 함으로써 효율성과 보안을 높일 수 있다.
OS는 IO 장치를 관리하고, 사용자는 OS를 통해 IO 장치를 사용한다.
File system manipulation
프로그램은 파일과 디렉토리에 대한 읽기, 쓰기, 생성, 삭제 등의 연산을 할 수 있어야 하기 때문에 OS가 이를 제공한다. 몇몇 OS는 파일과 디렉토리를 권한에 기반하여 접근할 수 있게 관리하기도 한다.
Communications
프로세스는 다른 프로세스와 정보를 주고받을 수 있는데, 이를 프로세스 간 통신이라고 한다. 프로세스 간 통신은 두 종류가 있다.
- 같은 컴퓨터 내 프로세스 간 통신
- 다른 컴퓨터이지만 네트워크로 연결된 프로세스 간 통신
이때 커뮤니케이션 방법 또한 두 가지 방법으로 나뉜다.
- Shared memory
- 두 프로세스가 메모리를 공유하여 통신
- Message passing
- 정보를 담은 패킷 등 사전에 합의한 규약을 통해 통신
Error detection
OS는 오류를 감지하고 수정한다. 이때 오류는 하드웨어 오류와 소프트웨어 오류로 나뉜다.
- CPU and Memory hardware failure
- 메모리 오류 등
- I/O device failure
- 디스크 오류
- 네트워크 연결 오류
- 프린터 용지 부족 감지 등
- User Program
- 오버플로우
- 잘못된 메모리 할당
- 무한 루프 등
이러한 오류가 발생할 때 OS는 프로세스를 종료하거나, 프로세스에 에러 코드를 반환함으로써 오류를 처리한다.
효율을 위한 OS 기능
여러 개의 프로세스를 운영하는 시스템은 한정된 자원을 공유함으로써 효율적으로 사용할 수 있다. 공유 자원을 관리하기 위해 운영체제는 다음과 같은 기능을 제공한다.
- Resource allocation
- Logging
- Protection and security
Resource allocation
리소스의 종류는 다음과 같다.
- CPU cycles
- Main memory
- File Storage
- I/O devices
예시로 CPU 자원을 효율적으로 관리하기 위해서 OS는 CPU 스케줄링을 수행한다.
Logging
어떤 프로그램이 얼만큼의 컴퓨팅 자원을 사용했는지 기록한다. usage를 파악하여 요금을 청구하는 경우나, 사용자의 프로그램이 얼마나 자원을 사용하는지 파악하는 경우 사용할 수 있다.
Protection and security
여러 프로세스가 동시 실행될 때 서로의 자원을 침범하지 않도록 보호한다. 시스템 자원 접근을 통제하고, 인증을 통해 외부 IO 장치 혹은 외부자의 무분별한 접근을 막는다.
