OS - OS services

User Interface Service (OS의 기능 중 일부)

• Command Line Interpreter(CLI)
• Bourne Shell(UNIX의 CLI), bash(LINUX CLI)
• Graphical User Interface(GUI)
• Touch Screen interface

System Program

• 프로그램의 실행과 개발에 편리한 환경 제공
• File manipulation : 파일 탐색기 등
• 상태 정보는 때때로 file modification에 저장된다.
• 프로그래밍 언어를 지원한다(LINUX, UNIX 등)
• 프로그램 Loading and execution : Linker and loader
• communication, background services

Linkers and loaders

• compiler를 통해 high-level에서 기계어로 번역
• linker를 통해 object파일과 library를 묶어 실행파일 생성
• loader를 통해 dll을 엮고 파일시스템에 있는 실행 가능한 파일을 메모리로 올린다.
  • Dynamically linked libraries : .dll in windows / .sa & .so in Linux

Static vs Dynamic linking

• 컴파일+링킹 : make / build

Static Linking

• 실행 파일을 만들 때 라이브러리를 포함시켜서 생성
• 컴파일시 링커가 필요한 라이브러리를 실행파일에 복사
• 장점 : 미리 컴파일 되어 있기 때문에 컴파일 시간 단축 / 기술 유출 방지
• 단점 : 실행 파일 내에 라이브러리 코드가 저장되어 메모리 소비가 크다

Dynamic Linking (dll in windows / .sa & .so (shared library) in Linux)

• 많이 사용하는 라이브러리를 호출할 때는 메모리에 저장된 곳으로 점프하고 동작 후 복귀
• 장점 : 메모리 효율이 좋아진다. 프로그램을 upgrade하지 않고, dll upgrade만으로 성능향상
• 단점 : 실행 시간이 늦어진다 / overhead 발생 / 불필요한 코드 추가 / 최초실행시 매우 느리다
  $ gcc -o hello hello.c : dynamic linking(default)된 hello 실행파일이 생성된다.
  $ gcc -o hellos -static hello.c : static linking된 hello 실행파일이 생성된다.

system call service

Interrupt handler

• interrupt마다 번호가 매칭되어 있어 interrupt가 발생하면 해당 번호의 함수를 실행한다.

• interrupt 발생시 해당 system call번호를 interrupt handler에 전송한다.

• 애플리케이션 프로그램의 매개 변수는 stack에 전달한다.

  • kernel에 전달할 때는 stack을 사용할 수 없어 register를 통하여 전달한다.

• windows의 시스템 콜을 그대로 사용하여 개발하기 보다는 한층 더 framework를 쌓아 개발한다.

  • 사용자 중심의 GUI로 발전했기 때문에 사용이 더 복잡하기 때문이다.

OS Structure

Monolithic Kernel

• 모든 기능을 한 곳에 모아 동작하도록 개발된 kernel
• 문제점
  • Soft Engineering Issue : 구조가 복잡해 유지 및 보수, 개발에 문제점이 발생한다.
  • 크기가 크기 때문에 메모리가 많이 필요하여 embedded에 부적합하다.
• UNIX, LINUX etc

Micro Kernel

• kernel중 필요한 기능만을 골라 kernel 생성, 코드 복잡도 감소 및 embedded 삽입 가능
• Micro kernel 위에 다른 OS의 기능을 user mode의 Application program의 형태로 개발
• 장점 : 파일시스템과 CPU 스케줄링의 간섭 없이 개발이 가능하다
• 코드 복잡도가 감소하고
• RT-OS, Mach, Chorus, Linux mk

Modular approach

• loadable kernel module(LKM), Monolithic과 micro kernel의 중간 형태
• Kernel을 몇 개로 쪼개거나 kernel이 로딩된 후 작은 부분을 실행시켜 붙인다.

Hybrid approach

• System V 계열에 BSD계열의 기능을 추가하여 Kernel에 독립적으로 존재하여 hybrid라고 칭한다.
• Cocoa : user interface / quicktime : 동영상 재생