[OS/공룡책] Chapter 2. 운영체제 구조 - 운영체제 서비스, 사용자와 운영체제 인터페이스, 시스템 콜

운영체제 서비스

- 운영체제는 프로그램 실행 환경을 제공한다. 또한 운영체제는 프로그램과 그 프로그램의 사용자에게 특정 서비스를 제공한다.

 

- 사용자 인터페이스 : GUI, CLI, 터치스크린 인터페이스

- 프로그램 수행 : 시스템은 프로그램을 메모리에 적재해 실행하고, 끝낼 수 있어야 한다.

- 입출력 연산 : 효율과 보호를 위해, 사용자들은 통상 입출력 장치를 직접 제어할 수 없다. 따라서 운영체제가 입출력 수행의 수단을 제공해야 한다.

- 파일 시스템 조작 : 많은 운영체제들은 때로는 개인의 선택에 따라, 때로는 특정 특성과 성능 특성을 제공하기 위하여 다양한 파일 시스템을 제공한다.

- 통신 : 통신은 동일한 컴퓨터에서 수행되고 있는 프로세스들 사이에서 일어나고, 또한 네트워크에 의해 함께 묶여 있는 서로 다른 컴퓨터 시스템상에서 수행되는 프로세스들 사이에서 일어난다. 통신은 공유 메모리나 메시지 전달 기법을 사용하여 구현될 수 있다.

- 오류 탐지 : 운영체제는 모든 가능한 오류를 항상 의식하고 있어야 한다. 디버깅 설비는 시스템을 효율적으로 사용할 수 있는 사용자와 프로그래머의 능력을 향상시킨다.

 

사용자에게 도움을 주는 것이 목적이 아니라 시스템 자체의 효율적인 동작을 보장하기 위한 운영체제 기능들도 존재한다.

- 자원 할당 : 다수의 프로세스나 다수의 작업이 동시에 실행될 때, 그들 각각에 자원을 할당해 주어야 한다.

- 기록 작성 : 회계, 사용 통계를 내기 위해 사용된다.

- 보호와 보안 : 보호는 시스템 자원에 대한 모든 접근이 통제되도록 보장하는 것을 필요로 한다. 외부로부터의 시스템 보안 또한 중요하다. 시스템이 보호되고 보안이 유지되려면, 시스템 전체에 걸쳐 예방책이 제정되어야 한다.

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사용자와 운영체제 인터페이스

명령 인터프리터(CLI)

- 여러 명령 인터프리터를 제공하는 시스템에서 이 해석기는 셸(shell)이라고 불린다.

- 중요한 기능은 사용자가 지정한 명령을 가져와서 그것을 수행하는 것이다.

 

그래픽 기반 사용자 인터페이스(GUI)

- 사용자가 직접 명령어를 입력하는 것이 아니라 데스크톱이라고 특징지어지는 마우스를 기반으로 하는 윈도 메뉴 시스템을 사용한다.

 

터치스크린 인터페이스

- 스마트폰 및 휴대용 태블릿 컴퓨터에서 일반적으로 사용한다.

- 사용자는 손가락으로 누르거나 스와이프 하는 등의 제스처를 취하여 상호 작용한다.

 

인터페이스의 선택

- 컴퓨터를 관리하는 시스템 관리자와 시스템에 대해 깊게 알고 있는 파워 유저들은 CLI를 사용한다.

- 사용자 인터페이스는 시스템마다, 심지어 한 시스템의 사용자마다 다를 수 있다.

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시스템 콜

- 운영체제에 의해 사용 가능하게 된 서비스에 대한 인터페이스를 제공한다.

 

응용 프로그래밍 인터페이스

- 간단한 프로그램이라도 운영체제의 기능을 아주 많이 사용하게 된다. => 종종 초당 수천 개의 시스템 콜을 수행한다.

- 대부분의 응용 개발자들은 응용 프로그래밍 인터페이스(API)에 따라 프로그램을 설계한다.

- 가장 흔한 세 가지 API는 Windows API, POSIX API, Java API이다.

- 응용 프로그래머가 실제 시스템 콜을 부르는 것보다 API에 따라 프로그래밍 하는 것을 선호하는 이유 => 프로그램의 호환성. 실제 시스템 콜은 종종 좀 더 자세한 명세가 필요하고 프로그램상에서 작업하기가 API보다 더 어려움

- 시스템 콜을 처리하는 데 있어 중요한 또 다른 요소는 실행시간 환경(RTE)이다.

   * 실행시간 환경(RTE) : 컴파일러 또는 인터프리터를 포함하여 특정 프로그래밍 언어로 작성된 응용 프로그램을 실행하는 데 필요한 전체 소프트웨어 제품군과 라이브러리 또는 로더와 같은 다른 소프트웨어를 함께 가리킨다.

- RTE는 시스템 콜 인터페이스를 제공한다 => 시스템 콜에 대한 연결고리 역할

 

시스템 콜의 유형

- 시스템 콜은 프로세스 제어, 파일 조작, 장치 조작, 정보 유지 보수, 통신과 보호 등으로 묶을 수 있다.

- 실행 중인 프로그램은 수행을 정상적으로(end()) 또는 비정상적으로(abort()) 멈출 수 있어야 한다.

- 공유되는 데이터의 일관성을 보장하기 위해서 운영체제는 종종 프로세스가 공유 데이터를 잠글 수 있는 시스템 콜을 제공한다.

- 입출력 장치와 파일 간에는 유사성이 매우 많기 때문에, UNIX를 포함한 많은 운영체제가 이들 둘을 통합된 파일-장치 구조로 결합하였다. 이 경우 같은 시스템 콜이 파일과 장치에 대해 사용된다.

- 네트워킹과 인터넷의 출현으로 서버에서 휴대용 컴퓨터까지 모든 컴퓨터 시스템에서 보호를 고려하여야 한다.