텍스트 파일과 vs 바이너라 파일 구분하기 !
processes(프로세스) : 실행 중인 프로그램
프로세스 관리 : 그 프로그램들을 살리고, 돌리고, 멈추고, 정리하는 OS의 일
Concurrent processes(병합프로세스): 동시에 같이 실행되는 프로세스
IPC: 프로세스 간 통신
<시스템 프로그래밍을 배우는 이유>
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운영체제의 역할 및 시스템 콜 이해
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실제 애플리케이션 개발을 위한 리눅스 명령어와 도구 실습
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시스템 콜 기반 프로그래밍 익숙해지기
shell: 명령줄 인터프리터
vi, vim, emacs,...: 편집자
GNU tools
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compiler(컴파일러) - gcc, g++,...
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debugger(디버거) - gdb
Tip) 앞에 g가 붙으면 GNU 소프트웨어구나 생각하기!
<Operating System- 운영체제>
컴퓨터 사용자와 컴퓨터 하드웨어 간의 중개 역할을 하는 프로그램
운영체제 목표
- 컴퓨터 시스템을 편리하게(convenient) 사용
- 컴퓨터 하드웨어를 효율적으로(efficient) 사용
기본 OS 개념
- 다중 사용자 환경
- 프로세스 및 스케줄링
- 사용자 공간 및 커널 공간
- 기본 및 고급 입출력
<Unix & Linux 역사 요약>
Unix
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1969년 Bell Labs에서 시작 (Ken Thompson, Dennis Ritchie)
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BSD와 System V로 분기
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TCP/IP, NFS, POSIX 표준 등 진화
unix 철학
- 단순함(작게 만들자!!), 이식성 중시
- 하나의 프로그램은 하나의 작업을 잘하게
- 쉘 스크립트를 활용해 자동화
- 기본 기능을 빠르게
- 효율성보단 휴대성 good
Linux
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1991년 리누스 토르발스가 커널 개발 시작
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GPL 기반 오픈소스
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서버, 임베디드 시스템, 실시간 시스템에 널리 사용
리눅스 장점 (Advantages)
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오픈 소스(Open Source) -> 누구나 자유롭게 사용, 수정, 배포 가능
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개발자용, 안정화 버전 등 다양한 형태 존재
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자유로운 커뮤니티와 정보 공유
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개발자 커뮤니티, LUG(리눅스 사용자 그룹) 등을 통한 정보 교류 활발
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로열티 없음 (Royalty Free)
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소프트웨어 구매 비용 없이 자유롭게 사용 가능
리눅스 단점 (Weakness)
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버전 업그레이드가 너무 빠름, 다양한 배포판과 버전이 존재해서 관리 복잡
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공식적인 애플리케이션 부족
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MS Office나 일부 게임, 고급 데스크탑 환경은 상대적으로 부족함
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상용 장치에 대한 드라이버가 부족하거나 완성도가 낮음
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오픈소스 개발 특성상 수익이 낮아 품질 관리가 어려움
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특허 문제 및 라이선스 충돌 가능성
리눅스는 개방성과 확장성이 최대 장점이지만,
일관성 부족과 드라이버 호환성이 실사용에 제약을 줄 수 있음!
< 컴퓨터 시스템 구조>
- 운영체제(OS)는 하드웨어 자원을 효율적으로 관리하고 사용자에게 편리한 환경을 제공하는 시스템 소프트웨어이다.
- 운영체제(OS)는 밑에 있는 하드웨어를 효과적으로 활용할 수 있는 아주 기본적인 함수들(=시스템콜)을 탑재하고 있다.
<리눅스의 계층 구조 - 1>
1️⃣ 사용자 영역 (User Space)
(the users) - 사용자들
shells and commands - 셸과 명령어
compilers and interpreters - 컴파일러와 인터프리터
system libraries - 시스템 라이브러리
➡ 사용자가 직접 접근하는 영역이고, 응용 프로그램들이 있는 곳
2️⃣ 시스템 콜 인터페이스 (System Call Interface)
system-call interface to the kernel - 커널과 사용자 공간 사이를 이어주는 통로 역할
➡ 사용자 프로그램이 OS 기능을 요청할 때 이걸 통해 전달.
3️⃣ 커널 영역 (Kernel Space)
signals, terminal handling - 시그널 처리, 터미널 관리
character I/O system, terminal drivers - 문자 입출력 시스템, 터미널 드라이버
file system, swapping, block I/O system - 파일 시스템, 스와핑(메모리 교체), 블록 입출력 시스템
disk and tape drivers - 디스크 및 테이프 장치 드라이버
CPU scheduling, page replacement, demand paging - CPU 스케줄링, 페이지 교체, 요청 페이징
virtual memory - 가상 메모리
➡ 커널은 하드웨어를 직접 제어하면서, 사용자 요청을 수행해주는 시스템의 핵심.
4️⃣ 하드웨어 인터페이스 (Kernel-Hardware Interface)
terminal controllers, terminals - 터미널 제어기, 터미널 장치
device controllers, disks and tapes - 디바이스 제어기, 디스크 및 테이프
memory controllers, physical memory - 메모리 제어기, 물리적 메모리
➡ OS가 하드웨어와 직접 소통하는 마지막 계층!
<리눅스의 계층 구조 - 2>
하드웨어(Hardware)
- CPU, 메모리, 디스크, 주변 장치(Peripherals)
커널(Kernel)
➡ 커널은 하드웨어 자원을 직접 제어하고 운영체제의 핵심 기능들을 담당.
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프로세스 관리 (Process management): 실행 중인 프로그램(=프로세스)을 효율적으로 관리
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파일 관리 (File management)
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메모리 관리 (Memory management)
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장치 관리 (Device management)
시스템 콜(System call)
➡ 프로그램이 커널 기능을 요청할 때 사용하는 통신 수단.
프로그래머가 리눅스 커널 기능을 호출하기 위한 함수 인터페이스
명령어, 유틸리티, 응용 프로그램(Commands, Utilities, Application programs)
라이브러리 함수 또는 시스템 콜을 이용해 커널 서비스를 요청함
➡ 예: ls, cat, vi 같은 명령어도 결국 시스템 콜을 통해 커널과 소통하는 거임.
- 사용자 → 셸 → 시스템 콜 → 커널 → 하드웨어로 요청이 전달됨
- 계층적으로 분리된 구조라서 유지보수와 보안에 유리함
<System Calls sv Library Calls>
시스템 콜(System call)
ㄴ> 운영체제 기능을 직접 호출할 때 사용하는 커널 인터페이스
✔ 커널 내부 코드를 직접 호출하는 진입 지점
✔ 커널 영역에서 기능이 직접 구현되어 있음
✔ 리눅스 매뉴얼 2번 섹션에 문서화됨
예: write(2) → $ man 2 write로 확인 가능
라이브러리 콜 (Library Calls)
ㄴ> 프로그래머가 쉽게 사용하도록 제공되는 편리한 함수 모음
✔ 사용자 영역의 코드에서 제공되는 함수 호출
✔ 대부분 시스템 콜을 내부에서 간접 호출하거나 자체 구현함
✔ 리눅스 매뉴얼 3번 섹션에 문서화됨
예: printf(3) → $ man 3 printf로 확인 가능
✔ 보통 API (Application Programming Interface)라고도 불림
application code: 응용 프로그램 코드(사용자가 작성한 코드)
C library functions: C 라이브러리 함수들 (printf(), scanf(), fopen()과 같은 표준 C 라이브러리 함수들)
system calls: 파일 읽기/쓰기, 프로세스 생성, 메모리 요청 등 하드웨어 관련 작업을 위해 필요.
OS kernel: 시스템의 핵심. 하드웨어 자원을 관리하고, 시스템 콜을 통해 사용자 요청을 처리함.
hardware (hard disk…): 실제 물리적인 자원들. 커널을 통해서만 접근 가능.
user process (사용자 프로세스): 점선 박스는 하나의 사용자 프로세스를 의미. (즉, application code와 C library functions는 사용자 영역에서 실행됨)
<리눅스 매뉴얼 페이지 사용법>
man [섹션 번호][키워드]
ex) man 3 printf → 섹션 3(라이브러리 함수)에 있는 printf에 대한 설명 출력
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섹션 번호를 생략하면 가장 먼저 해당 키워드를 찾은 섹션 내용을 보여줌
<매뉴얼 섹션 번호별 의미>
번호: 설명
1: 실행 가능한 프로그램 또는 셸 명령어 (e.g. ls, cat)
2: 시스템 콜 (e.g. open(), fork())
3: 라이브러리 호출 (e.g. printf(), malloc())
4: 특수 파일 (디바이스 파일 등)
5: 파일 형식 및 설정 파일 문법 (e.g. /etc/passwd)
6: 게임
7: 기타 (매크로, 규약, 표준 등)
8: 시스템 관리자용 명령어 (주로 root가 사용)
- man 명령어 ➡ 리눅스 문서 열람용. 섹션 번호를 이용해 정확한 정보 확인
- 로그인 ➡ 계정과 비밀번호로 인증 후 $ 프롬프트 표시
- 명령어 입력 ➡ command options arguments 형식, 대소문자 구분, 종료하려면 exit 명령어 사용
- 원격 접속 ➡ SSH 프로토콜을 이용한 터미널 프로그램 사용
<Shell>
- 운영체제와 사용자 사이의 인터페이스
- 사용자가 명령어를 입력하면 그것을 해석해서 운영체제에 전달해주는 중간 관리자 같은 역할
<기능>
- 다른 프로그램 실행
- 파일 관리
- 프로세스 관리
/bin/sh Bourne Shell ➡ POSIX 호환
/bin/csh ➡ C Shell
/bin/tcsh ➡ 개선된 C Shell
/bin/ksh ➡ Korn Shell
/bin/bash ➡ Bash (가장 보편적인 무료 셸)
<주요 기능>
로그인 후 셸을 인터랙티브하게 사용할 수 있어요. 주요 기능:
명령어 히스토리 (↑ ↓ 키로 이전 명령 복원)
커맨드 라인 편집
파일 이름 자동 완성 (ex: tab)
명령어 확장 (ex: echo *)
키 바인딩
오타 자동 수정
작업 제어 (백그라운드 실행 등)
<Shlle의 기본 구조>
while (사용자 명령어 입력 받음) {
명령어 해석
명령어 실행
}
<단순 명령어 구조>
명령어 [옵션][인자]
ex) ls -l /home/suvin
ls → 명령어
**특수 문자는 shell로 해석됨 (ex: cd ~ → 셸이 해석해서 사용자의 홈 디렉토리 경로로 바꿈)
<예시>
$ ls -l /bin
$: 프롬프트 (prompt) – 명령어를 입력하라는 표시
ls: 명령어(command) – 디렉토리의 내용을 나열
-l /bin: 인자(arguments)
ㄴ> -l: long listing 형식 옵션, /bin: 목록을 볼 디렉토리
명령어는 입력되면 shell이 이를 파싱(parsing) 해서 명령어와 인자로 나눔. 이걸 splitting이라고 부름.
<자주 쓰이는 리눅스 기본 명령어 정리>
<Linux File System>
<디렉터리 계층 구조>
루트 디렉토리 /를 기준으로 하위 디렉토리들이 트리 구조로 확장됨
예: /bin, /home, /usr, /etc 등
<홈 디렉토리 (Home Directory)>
사용자 계정별로 부여된 개인 작업 공간
일반적으로 /home/사용자이름
ex) suvin 사용자의 홈 디렉토리는 /home/suvin
<File/Directory Path>
<절대 경로(Absolute Path)>
루트 /부터 전체 경로를 명시
예: /home/avr/java/Go.java
<상대 경로(Relative Path)>
현재 위치 기준으로 경로 표현
. 현재 디렉토리
.. 상위 디렉토리
~ 내 홈 디렉토리
cd, cd ~ 홈으로 돌아감
<파일 권한>
파일 권한 구성
각 파일/디렉토리는 소유자(owner), 그룹(group), 기타(others) 에 대해 권한을 가짐
r: 읽기(Read)
w: 쓰기(Write)
x: 실행(Execute)
형식 예시: -rwxr-xr-x
- : 일반 파일
rwx: 소유자는 읽기/쓰기/실행 모두 가능
r-x: 그룹은 소유자는 읽기/실행 가능
r-x: 일반 사용자도 읽기/실행 가능
<파일 권한 변경 방법 – chmod>
chmod [권한][파일이름]
ex) chmod 774 myFile.txt
<gcc Compiler>
