1. Unix Architecture

UNIX 운영체제는 계층적인 구조를 가지며 핵심적인 구성 요소는 다음과 같다.

• 커널(Kernel): 운영 체제의 핵심 부분으로, 하드웨어를 제어하고 시스템 리소스 관리

• 시스템 호출(System Call): 응용 프로그램이 커널 기능을 사용할 수 있도록 하는 인터페이스

• 라이브러리 루틴(Library Routines): 시스템 호출을 쉽게 사용할 수 있도록 지원하는 함수 모음

• 셸(Shell): 사용자가 명령을 입력하고 시스템과 상호작용할 수 있도록 하는 인터페이스

• 응용 프로그램(Applications): 사용자들이 활용하는 다양한 프로그램과 도구들

2. Logging In

UNIX은 다중 사용자 시스템으로, 사용자는 로그인 정보를 입력하여 시스템에 접근할 수 있다.

• 로그인 정보는 /etc/passwd 파일에 저장
• 계정 정보는 다음과 같은 형식으로 저장
  login name:password:UID:GID:comment:home directory:shell

• 예시:
  login as: jeon
jeon@winter.cau.ac.kr's password:

3. Shell

셸은 명령어 해석기로, 사용자가 명령을 입력하면 이를 해석하고 실행한다.

• UNIX는 기본적으로 Command Line Interface(CLI) 사용
• 사용 가능한 셸 종류: Bourne shell(sh), C shell(csh), Korn shell(ksh), Tenex shell(tcsh), Bash (Bourne Again Shell)
• 기본 명령어 예제:
  $ ls

4. 파일 시스템

가. 파일 시스템 구성

UNIX의 파일 시스템은 계층적인 구조를 가진다.

• 파일(File): 데이터의 기본 단위
• 디렉터리(Directory): 파일과 다른 디렉터리를 포함하는 구조
• 루트 디렉터리(/): UNIX 파일 시스템의 최상위 디렉터리

나. 파일 속성

파일 속성에는 파일 유형(Type), 파일 크기(Size), 소유자(Owner), 권한(Permission), 최종 접근 시간(Access Time) 등 정보가 포함된다.

• 파일 속성을 확인하는 명령어:
  $ ls -al

• 출력 예제:
  drwxr-xr-x 13 obama users 4096 Apr 5 12:39 .
drwxr-xr-x 32 obama users 4096 Nov 15 23:38 ..
-rw-r--r-- 1 obama users 20 Oct 13 2004 Readme

다. 파일 이름

• 파일 이름은 NULL과 /를 제외한 문자로 구성
• BSD UNIX에서는 최대 255자의 파일 이름을 허용
• Special filenames: .(현재 directory), ..(상위 directory)

라. 파일 경로(Pathname)

• 절대 경로(Absolute Path): /home/obama/test
• 상대 경로(Relative Path): cd obama

5. 파일 입출력

UNIX은 file descriptor을 사용하여 파일을 관리한다. 여기서 file descriptor란 커널이 프로세스에 의해 액세스되는 파일을 식별하는데 사용되는 음수가 아닌 정수이다.

6. 프로그램과 프로세스

프로그램(Program) 이란 디스크에 저장된 실행 파일을 의미한다. 또한, 프로세스(Process) 란 실행 중인 프로그램의 인스턴스이다. 이는 task라고도 불린다. 프로세스를 식별하기 위해 고유하게 할당된 Process ID(PID)가 사용된다.

7. 오류 처리(Error Handling)

오류가 발생되면 음수 값이 반환되는 것이 일반적이다. 시스템은 오류 발생 시 errno 변수를 설정하여 추가적인 정보를 제공한다.

여기서 errno은 오류가 발생했을 때 해당 오류의 코드를 저장하는 변수이다. 예를 들어, 파일을 열 때 오류가 발생하면 open() 함수는 -1을 반환하고, errno에는 해당 오류 코드가 저장된다. errno 값은 여러 개의 오류 유형을 가질 수 있으며, 파일이 존재하지 않거나 접근할 수 없는 경우, 각각 다른 errno 값이 설정된다.

errno.h 헤더 파일은 다양한 오류 코드를 정의하고 있다. 모든 errno상수는 E 문자로 시작합니다.

ENOENT, EACCESS

- 예시 코드:

#include <string.h>
char *strerror(int errnum);	
/* maps errnum(errno value) into an error message string & returns a pointer to the string */

#include <stdio.h>
void perror(const char *msg);	/* outputs the string pointed to by msg */
			/* output format “string pointed by msg: error message” */

#include "apue.h"
#include <errno.h>

// strerror와 perror의 사용 예
int main(int argc, char *argv[]) {
        fprintf(stderr, "EACCES: %s\n", strerror(EACCES));
        errno = ENOENT;
        perror(argv[0]);
        exit(0);
}

- 결과:
$ ./a.out
EACCES: Permission denied
./a.out: No such file or directory

8. 사용자 식별(User Identification)

가. 사용자 ID(User ID, UID)

사용자 ID는 사용자를 식별하는 숫자이다. 시스템 관리자가 사용자 계정을 생성할 때 할당한다. 0번 UID은 슈퍼 유저(Super-user) 또는 root 계정을 의미한다.

나. 그룹 ID(Group ID, GID)

그룹 ID는 여러 사용자를 하나의 그룹으로 묶는데 사용된다. 특정 프로젝트나 팀 내에서 동일한 파일 접근 권한을 부여하는데 유용하다.

다. 사용자 이름 대신 ASCII 문자열을 사용할 경우의 문제점

사용자와 그룹을 ASCII 문자열(예: "john", "admin")로 저장하면, 추가적인 디스크 공간이 필요하거나 문자열 비교 연산의 성능 저하 야기 등 여러 가지 문제가 발생할 수 있다.

라. userID와 groupID 출력 예제

#include "apue.h"

int main(void)
{
    printf("uid = %d, gid = %d\n", getuid(), getgid());
    exit(0);
}

$ ./a.out
uid = 205, gid = 105

9. Signals

시그널은 특정 이벤트가 발생했다고 프로세스에 알리는 메커니즘이다. 예를 들어, '0으로 나누기'의 경우, SIGFPE(부동소수점 예외)가 발생한다. 프로세스의 signal 처리 방식은 다음과 같다.

• signal 무시
• default 동작 수행
• 사용자 정의 핸들러 수행

- 예제: kill

$ ps
  PID TTY STAT  TIME COMMAND
28478 pp1 S     0:00 -bash
28616 pp1 R     0:02 yes
28617 pp1 R     0:00 ps
$ kill 28616
$ ps
  PID TTY STAT  TIME COMMAND
28478 pp1 S     0:00 -bash
28624 pp1 R     0:00 ps
[1]  + Terminated             yes > /dev/null
$

10. Time Values

① 캘린더 시간(Calendar Time):
- 1970년 1월 1일 00:00:00 UTC 이후 경과한 초
- time_t 형식으로 저장됨

② 프로세스 시간 (Process Time):
- 특정 프로세스가 사용한 CPU 시간
- clock_t 단위로 측정됨

<참고 자료>
- 광운대학교 컴퓨터정보공학부 시스템프로그래밍 강의, 김태석(2020)