[D+07] 개발환경 구축

 

 

국비지원 D+07

-  개발환경 구축 -

 

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개발환경 구축

1-1) 운영체제 식별

식별 : 대상이 누군지 인식하고 고유값을 붙인다.

인식 : 대상의 특징 (대상만이 가지고 있는 고유한 성질)    고유값 : 식별자(id)를 부여한다.      → 네트워크에선 session이라고 하며, 데이터베이스에서는 key라고 한다.

 

• 소프트웨어 품질 특징 (ISO 9126)

1️⃣ 기능성 (functionality)

2️⃣ 신뢰성 (reliability)

3️⃣ 사용성 (usability)

4️⃣ 효율성 (efficiency)

5️⃣ 유지보수성 (maintainability)

6️⃣ 이식성 (portability)

 

• 운영체제

- 운영체제는 하드웨어와 소프트웨어를 잘 사용할 수 있게하는 시스템 소프트웨어이다.

- 운영체제에서 포커스를 두고 있는 가장 큰 특징은 효율성과 신뢰성이다.

 

• 운영체제 개념도

컴퓨터에서 하드웨어와 소프트웨어는 직접적으로 만나는 것이 아니라 시스템 프로그램이라고 하는 중간다리 역할을 거쳐서 소통을 할 수 있도록 되어 있다.

 

이때, 운영체제 개념도에서 핵심적인 역할을 하는 것을 가리켜 커널이라고 한다.

 

또한 이러한 계층적인 구조를 레이어드 아키텍처라고 한다.

 

•커널 아키텍처

커널 아키텍처에 대해서 알아보기전 해당 그림의 원리에 대해 알아보도록 하자.

 

S/W는 H/W의 자원을 공급받기 위해서 중간다리 브로커를 껴야 한다.

그래서 S/W가 브로커에게 요청을 하게 되는데 이러한 요청을 API호출이라고 하며 이때 S/W가 브로커에게 원하는 것을 요구할때 요청하는 횟수는 한번이다.

이때 요청을 하게 되면 브로커는 H/W에게 자원을 얻기위해서 수많은 오고감과정을 겪어야하는데 이러한 것을 수많은 system call이 오고간다고 말할 수 있다.

 

이때 system call의 양이 많으면 많아질수록 속도가 느려지게 된다.

 

- 마이크로 커널 아키텍처 : 커널에 운영체제의 최소 핵심 기능만 위치시키는 구조로 만들어진 커널

- 모노리식 커널 아키텍처 : 마이크로 커널이 느려서 운영체제의 기능을 커널에 가급적 포함시켜서 만든 커널

 

• 3티어 아키텍처

우리는 클라이언트 입장으로서 요청하는 컨텐츠에 대해서 생각해본다면, 하나는 단순히 보이는 화면인 정적컨텐츠와 특정 검색어 정보만 나오게 하는 동적컨텐츠 두 가지를 요청할 수 있다.

이러한 요청을 한 가지의 서버로 모든일을 하려고 할때 오랜 시간이 걸릴 수 있기 때문 각 특징에 맞게 서버를 총 3개를 만들어서 요청에대한 답변을 전해주게 되면 단순한 정보요청을 했던사람이 동적컨텐츠로 인해 오래기다리지 않을 수 있어 훨씬 시간이 단축되는 것을 알 수 있다.

우린는 이러한 것을 가리켜 3티어 아키텍처라고 한다.

 

1-2) 운영체제 기본 명령어 활용

CLI(Command Line Interface) : 사용자가 직접 명령어를 입력하여 컴퓨터 시스템에게 명령을 내리는 방식

GUI(Graphic User Interface) : 사용자가 마우스 등을 통해 윈도에서 프로그램을 실행하고 파일을 이동하는 방식

 

• 리눅스 기본 명령어

 

1-3) 운영체제 작업우선순위

• 프로세스 상태

S/W는 자원이 한정적이기때문에 자원을 얻기 위해서는 자원과 짝을 맺게 도와주는 브로커를 거쳐가야 하는데 바로 스케줄러 이다.

스케줄러는 policy라는 정책을 가지고 있는데 이때 정책은 프로세스를 관리하는 기준점을 나타낸다.

policy라는 정책은 지켜야 하지만 만약 중간에 어떠한 이슈로 정책을 어기고 진행해야 할때가 필요한데 이러한 세부적인 관리에 대한 기준은 Scheduling Algorithm이 하게된다.

 

이제부터 스케줄러가 프로세스의 상태를 어떻게 관리하고 유지시키는지에 대해 알아보도록 하자.

 

먼저 프로그램이 실행되는 순간 프로세스가 발생되는데 이순간은 New(생성)라고 하는데 이때, 해당프로세스가 CPU과 관계를 맺기 위해서는 프로세스에 대한 정보가 필요한데 프로세스에 대한 정보를 기록한 곳이 바로 PCB(Process Contorl Block)이다.

 

이렇게 일종의 이들의 멤버가 된 순간 프로세스는 CPU와 마주할 단계를 마치고 준비를 하게 되는데 이 과정을 Ready(준비)라고 한다.

 

준비가 된 이후 스케줄러는 CPU와 짝을 맺게 해주는데 이를 Dispatch라고하며 프로세스가 CPU와 만나 자원을 공급 받는 것을 Running(실행)이라고 한다.

이때 만약 CPU에게 자원을 공급받던 프로세스가 하던일을 잠시 중지하고 입출력과 같은 다른 업무를 하게 되면 프로세스는 하던일을 멈추고 입출력같은 일을 먼저 하게 되는데 이때를 Waiting(대기) 이라고 하고 이때 만약 입출력이 완료되고 다시 돌아왔을때 CPU에게 바로 가는것이 아니라 차례대로 다시 뒤로 줄을서야하기 때문에 Ready(준비) 상태로 빠지게 된다.

(CPU는 고급인력이라 중간에 특정 프로세스로 인해 멈출수 없기 때문에 입출력으로 중간에 빠진 프로세스를 기다리지 않고 다음 프로세스를 맞아하게 된다.)

 

이후에 프로세스가 충분한 자원을 받고 실행이 종료되었을때를 Terminated(종료)라고하는데, 이때 프로세스가 종료가 되지않고 크기가 큰 프로세스가 CPU가 계속 붙잡고 있을 수 있는데 이때 스케줄러는 CPU를 붙잡을 수 있는 최대 시간인 Slice time(=Quantum time) 을 넘기게 되면 프로세스를 다시 Ready(준비) 상태로 넘겨 버리게 되며, 중간에 나온 프로세스는 다음 자원을 공급받기 위해서 다시 줄을 스게 되는 것이다.

 

이러한 상태들을 거치게 되는 프로세스는 최종적으로 Terminated라는 상태를 가지게 된다.

 

• Context Switching

컨텍스트 스위칭은 위의 그림에서 Running에서 Reday로 돌아갈 때 발생되는 것으로 만약 프로세스A가 Slice time을 초과하게 되어 Ready 상태가 되면 또다른 프로세스B가 Running상태로 가게 되는데 이때 A가 Ready상태로 가기 위해 A는 하던 작업을 통째로 PCB에 넣고 Ready상태로 가는 것이기 때문에 이러한 상황이 반복되면 오버헤드의 발생량이 증가할 수밖에 없다.

그렇기 때문에 자잘한 프로세스가 많을수록 ContextSwitching에대한 오버헤드가 더 많이 발생되는 것이다.

 

• Scheduling Algorithm

스케줄링 알고리즘에는 크게 두가지고 나눌 수 있는데 하나는 선점형 알고리즘과 다른 하나는 비선점형 알고리즘 이다.

 

선점형 알고리즘은 우리가 프로세스 상태를 배웠던 알고리즘과 같은 원리로 실행중인 프로세스를 강제로 Ready 상태로 끌어낼 수 있는 알고리즘이며, 장점은 한 프로세스가 독점할 수 없게 돌아가며 순환하기 때문에 starvation이 없으며 단점은 자잘한 프로세스가 많으면 Context Switching에 대한 오버헤드가 발생될 수 있다.

 

비선점형 알고리즘은 선점형 알고리즘과 반대로 프로세스를 강제로 Ready 상태로 만들 수 없는 알고리즘이며, 선점형 알고리즘과 반대로 starvation이 발생될 수 있으며 Context Switching에 대한 오버헤드가 발생될 일이 없다.

 

• Turn-around Time

해당그림은 프로세스의 상태가 실제 돌아갔을때를 수직선으로 표현한 것으로 실제 돌아가는 시간과 대기시간에 대한 명칭이 정해져 있다.

 

- Running Time(=Burst Time) : 실제로 돌아가는 시간

 

- Waiting Time : 대기시간

 

- Turn-around Time : Burst Time + Waiting Time