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Pintos Project 4: File Systems 우리가 기존에 했던 방식은 비트맵을 사용하여 구현 하였다. 따라서 기존에 구현된 파일시스템 관련 하수들을 다 FAT 방식으로 바꿔야 한다. FAT은 연결리스트 형태로 구현하면 된다 .그전에 어디서부터 시작되나 보자. 시작은 일단 init.c에서 disk_init()과 filesys_init()에서 시작된다. filesys_init 들어가 보면 파일 시스템 모듈을 initialize 하는 곳이라고 나와있다. 이 함수에서 다시 차례로 fat_init 해주고 인자로 받은 format 확인해서 재포맷하기위해 do_format도 해준다 do_format함수에서 파일 시스템을 포맷해주는 함수이다. fat_init 함수를 보면 부트 섹터에서 읽어와서 fat_fs구조체의 부트섹터에 할당해준다. 그리고 do_format.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 29.
크래시 일관성 : FSCK와 저널링 이번장은 파일 저장 중 크래시가 발생했을 때 안전하게 갱신할 수 있는지에 대한 질문에 답을 구하는 시간이다. 예를 들어 디스크 상에 A와 B 가 있는데 둘 중에 하나를 처리하다가 크래시가 난 경우 일관성이 깨지게 된다. 이게 크래시 일관성 문제. 여기서는 이 문제를 해결하는데 fsck와 저널링(write-ahead-logging)이라는 기법을 살펴볼 것이다. 다음과 같은 예제를 살펴보자 위의 상태에서 내용을 새로 추가하는데 그럼 디스크에 세 번의 쓰기를 더 수행해야 한다. 아이노드와 비트맵 그리고 블록에 그럼 다음과 같은 결과가 나와야 한다. 자 여기서 크래시가 발생해서 생길 수 있는 시나리오는 여러가지다. 다음과 같다 첫 번째 해결책으로는 파일 시스템 검사기 fsck라는 도구를 사용한다. 여러 일들을 .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 28.
파일 시스템 구현 파일 시스템은 순수한 소프트웨어다. 다른 가상화들과 다르게 하드웨어가 필요하지 않다. 파일 시스템을 구현하는 다양한 방법이 존재하기 때문에 파일 시스템들이 서로 다른 자료 구조를 갖고 있으며 각각은 장단점이 있다. 파일 시스템에 대해 학습할 때, 두 가지 측면에서 접근하는 게 좋다 그중 하나가 자료구조이고 다른 하나는 접근 방법이다. 파일 시스템이 자신의 데이터와 메타데이터를 관리하기 위해 어떤 종류의 자료구조가 있어야 하는가? 그리고 프로세스가 호출하는 시스템 콜들과 파일 시스템의 자료구조와 어떤 관련이 있는지 어떤 자료구조들이 읽히는지 등을 알아야 한다. 파일 시스템의 자려 구조에 대해 디스크 상의 전체적인 구성을 개발하기 위해서는 디스크를 블록으로 나눠야 한다. 여기서는 단일 블록을 사용하고 크기는.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 26.
RAID 질문으로 시작하겠다. 대용량이면서 빠르고 신뢰할 수 있는 디스크를 어떻게 만들까?? 그래서 나온 게 RAID다. Redundant Array of Inexpensive Disk라고 하는데, 간단히 말해서 여러 개의 디스크를 조화롭게 사용하여 고속이면서 대용량의 신뢰할 수 있는 디스크 시스템을 만든다. RAID는 하나의 디스크처럼 행동한다. 용량이 많아지고 신뢰성도 올라간다. 그 이유는 여러 디스크에 중복된 것을 쓸 수 있으니까. 또한 이러한 장점을 transparently 하게 제공한다. 즉 소프트웨어의 변경 없이 디스크를 RAID로 변경 가능하다. 이제 인터페이스와 결함 모델을 살펴보고, 그 후 용량과 신뢰성 그리고 성능을 살펴보자. 파일 시스템이 RAID에 논리적 I/O를 요청하면 RAID는 내부에서.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 26.
하드 디스크 드라이브 파일 시스템 기술들이 거의 대부분 하드 디스크 드라이브의 동작에 기반을 두고 개발되었기 때문에 하드 디스크 드라이브에 대해 알아보자. 디스크에 있는 데이터를 어떻게 저장하고 접근할까?? 모든 현대 드라이브의 기본적인 인터페이스는 단순하다. 드라이브는 읽고 쓸 수 있는 매우 많은 수의 섹터(512byte)들로 이루어져 있다. 디스크 위의 n개의 섹터들은 0부터 n-1까지의 이름이 붙어 있다. 따라서 디스크를 섹터들의 배열로 볼 수 있고 0부터 n-1이 드라이브의 주소가 된다. 많은 파일 시스템들이 한 번에 4KB를 읽거나 쓴다. 하지만 드라이브 제조사는 하나의 512byte 쓰기만 원자적이라고 보장한다. 그래서 갑자기 전력이 나가면 대량의 쓰기 중에 일부만 완료될 수 있다. 이런 현상을 torn write.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 25.
입/출력 장치 개념 I/O 장치 영속성 이야기 전에 입/출력 장치의 개념을 소개하고 운영체제가 이 장치들과 상호 작용하는 방법을 알아본다. 밑의 그림을 보면 CPU와 주메모리가 메모리 버스로 연결되어 있고, 몇 가지 장치들이 범용 I/O 버스에 연결이 되어 있다. 많은 현대 시스템에서는 PCI(많은 파생 버스)를 사용한다. 여기에 그래픽이나 다른 고성능 I/O 장치들이 연결되고 그 밑에 SCSI나 SATA 또는 USB 같은 주변장치용 버스가 있다. 여기서 디스크나 마우스 같은 느린 장치들이 연결된다, 가까울수록 고속화 버스를 사용하는데 여기에 고성능 장치들이 배치된다. 비용적인 문제 때문. 다음은 가상의 표준 장치를 살펴 보자 두 개의 중요한 요소가 있다. 첫 번째는 시스템의 다른 구성 요소에게 제공하는 하드웨어 인터페이스.. 공감수 1 댓글수 2 2021. 10. 25.
Threads 여기서는 몇 가지 기억에 남는 것들만 정리함. 먼저 대기하는 스레드가 조건을 검사할 때 if문 대신 while문을 사용하는데 이게 일반적으로 간단하고 안전하다. 예를 들어 pthread 라이브러리에서 변수를 제대로 갱신하지 않고 대기하던 스레드를 깨울 수 있다. 이런 경우 재검사를 하지 않는다면 대기하던 스레드는 조건이 변경되지 않더라도 변경되었다고 생각함. 때문에 컨디션 변수에서 시그널 도착은 변경 사실을 알리는 것이 아니라, 변경된 것 같으니 검사해 보라는 힌트 정도로 보는 것이 더 안전하다. 또한 컨디션 변수 사용하지 않고 간단하게 플래그 형식으로만 구현하면 굉장히 위험하다. 코드의 성능이 일단 좋지 않고, 오류 발생하기가 쉽다. lock 여러개의 명령어들을 원자적으로 실행해보고 싶지만 단일 프로세.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 22.
Pintos Project3: Virtual Memory 지금까지 만든 pintos project는 몇가지 한계가 있었다. 먼저 swap을 진행 할 수 없고 demand paging이 사용 불가 했고 가상 메모리가 구현 되지 않았다. 이번 프로젝트에는 이런 점들을 보완할 것이다. 그 전에 먼저 Supplemental page table을 정리하고 넘어가야 한다. 우리가 기존에 아는 페이지 테이블에 좀 더 보충해주는 역할을 하는 테이블이다. 각 페이지에 대한 추가 데이터로 페이지를 보완한다. 여기서는 페이지 테이블과 같게 봐도 될 것 같다. 페이지 폴트가 났을때 추가 되어야 할 데이터를 알 수 있고, 프로세스가 종료 되었을때 해제 되어야할 자원을 알 수 있게 해준다. 우리 프로젝트에서는 hash 를 사용해서 페이지들을 관리 한다. supplemental_page.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 21.
Pintos Project2: User Programs 아 일단 시간이 너무 없어서 프로젝트가 다 끝난 뒤 정리용으로 써야 될 거 같다. 먼저 저번 프로젝트에서 부팅이 된 후 커널 스레드를 생성시켜 프로세스를 돌게 만들고 우선순위 별로 스케줄링하는 단계까지 구현을 했다. 이번 프로젝트에서는 사용자 명령어를 받아서 시스템 콜들을 실행하는 단계를 구현해야 한다. 그래서 일단은 argument passing을 먼저 처리해야 한다. 우리가 쉘에서 명령어를 입력하면 그 명령어대로 처리할 수 있게 입력된 명령어들을 잘 파싱 하여서 스택에 올리고 실행할 수 있게 넘겨주는 것이다. 이 동작은 밑에 코드를 보면 알 수 있다. 이전 단계에서는 무시되었던 코드다. 우리가 입력한 명령어가 저 task 인자로 들어간다. 이곳으로 들어오면 우리가 입력한 명령어에서 실행해야 될 커맨드.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 13.
Virtual Memory 주소 변환의 원리 cpu와 마찬가지로 memory에서도 가상화 비슷한 전략을 추구한다. 제어와 효율성을 추구함. 프로그램을 다른 프로그램으로부터 보호하고 운영체제를 프로그램으로부터 보호하려면 하드웨어 도움이 필요함. 밑의 핵심문제를 보자 여기서 다루는 기법은 하드웨어-기반 주소 변환인데 짧게 주소 변환이라고도 한다. 가상 주소를 물리 주소로 변환하는 것. 주소 변환은 하드웨어가 하지만 하드웨어를 셋업 하기 위해 운영체제가 관여해야 함. 메모리의 빈 공간 사용 공간 등 알고 있어야 함. 먼저 가장 간단한 가정부터 시작함 사용자의 주소 공간이 물리 메모리에 연속적으로 배치되어야 한다고 가정. 또한 주소 공간은 물리 메모리 크기보다 작고, 주소 공간의 크기가 같다고 가정. 예시를 보면 프로그램 관점에서 0부터.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 7.
유저 스택과 커널 스택 출처: https://kldp.org/node/73308 커널 스택이 궁금합니다. | KLDP 리눅스 커널 스택에 대해서 궁금합니다. 1.커널 스택은 프로세스마다 하나씩 생성되는 건가요 ? 2.커널 스택에는 어떤 정보가 들어가게 되나요 ? (얼핏 알기로는 해당 프로세스에 인터럽트가 걸 kldp.org 질문 1. 커널 스택은 프로세스마다 하나씩 생성되는가? 2. 커널 스택에는 어떤 정보가 들어가는가 3. 프로세스 하나는 4기가의 가상공간을 사용한다고 들었다. 이 중에서 0~3이 응용프로그램이고 3~4기가는 커널이 사용하는 공간인데 어떤 연관성이 있나?? 답변: 1. 커널 스택은 프로세스마다 하나씩 생성됩니다. 일반적인 프로세스는 User Mode 스택과 Kernel Mode 스택을 각각 하나씩 가지고 있습.. 공감수 2 댓글수 0 2021. 10. 5.
Pintos project 1 Alarm clock, priority scheduling project 1 Threads는 크게 2가지를 개선하는 방식으로 진행되는데 우선 alarm clock을 먼저 이야기하겠다 기존의 Alarm clock(sleep)은 스레드가 일어날 때까지 busy waiting으로 대기하면서 언제 깨울지를 기다린다. 밑의 코드처럼 시간이 될 때까지 계속 깨워서 확인하게 된다. 우리는 이걸 주어진 시간만큼 스레드를 재웠다가 다시 깨울 것이다. 그러기 위해서는 몇 가지 상태에 대해 알아야 되는데 위에서 말한 것처럼 스레드가 돌고 있는 상태를 running, 우리가 스레드를 잠재우면 blocked 된다고 말한다. 이걸 다시 깨워서 ready 큐에 넣는데 이걸 대기 상태라 볼 수 있다. 따라서 우리는 block 시켜서 잠재울 애들을 따로 관리하는 sleep list를 추가해 .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 4.
CPU 가상화 CPU를 가상화한다는 건 쉽게 말해서 여러 작업들이 동시에 실행되는 것처럼 보이도록 cpu 공유하게 함. 기본적인 아이디어는 돌아가면서 CPU 시간 나눠 쓰면 되는 거다. 여기서 2가지 문제가 발생 성능 저하랑 , 제어 문제 제어권을 상실하게 되면 한 프로세스가 영원히 실행권을 가질 수가 있다. 그래서 제한적 직접 실행(LDE) 이라는 기법이 있다. 말 그대로 cpu상에서 그냥 실행하는 거임 근데 여기서 문제 한 프로그램이 운영체제가 원치 않는 일을 하지 않는다는 보장이 있나, 그리고 운영체제가 어떻게 알고 원래 프로그램 중단하고 다른 프로세스로 바뀌는가. 자 그럼 해결해보자 일단 제한된 연산이라는 것은 커널 모드랑 유저 레벨 모드를 두어서 커널 모드에서 특수한 명령어만 실행하게 함. 여기서 시스템 콜들.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 4.
커널 레벨 쓰레드와 유저 레벨 쓰레드 먼저 간단하게 스레드의 개념과 커널 레벨 스레드, 유저 레벨 스레드를 살피고 가자 스레드(thread)는 어떠한 프로그램 내에서, 특히 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위를 말한다. 일반적으로 한 프로그램은 하나의 스레드를 가지고 있지만, 프로그램 환경에 따라 둘 이상의 스레드를 동시에 실행할 수 있다. 이러한 실행 방식을 멀티스레드(multithread)라고 한다. 사용자 레벨 스레드 (User-Level Thread) 사용자 스레드는 커널 영역의 상위에서 지원되며 일반적으로 사용자 레벨의 라이브러리를 통해 구현되며, 라이브러리는 스레드의 생성 및 스케줄링 등에 관한 관리 기능을 제공한다. 동일한 메모리 영역에서 스레드가 생성 및 관리되므로 속도가 빠른 장점이 있는 반면, 여러 개의 사용자 스레드 중.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 10. 2.
프로시저 프로시저 호출은 소프트웨어에서 중요한 추상화이다. 이들은 지정된 인자들과 리턴 값으로 특정 기능을 구현하는 코드를 감싸주는 방법을 제공한다. 프로시저에 대한 기계어수준 지원을 제공할 때 처리되어야 하는 여러 가지 많은 특성들이 존재한다. 프로시저 P가 프로시저 Q를 호출하고, Q가 실행한 후에 다시 P로 리턴한다고 가정하자. 이러한 동작들은 다음과 같은 하나 이상의 메커니즘이 연관된다 제어권 전달: PC(프로그램 카운터) 는 진입 할 때 Q에 대한 코드의 시작주소로 설정되고, 리턴할 때는 P에서 Q를 호출하는 명령어 다음의 명령어로 설정되어야 한다. 데이터 전달: P는 하나 이상의 매개변수를 Q에 제공할 수 있어야 하며, Q는 다시 P로 하나의 값을 리턴할 수 있어야 함. 메모리 할당과 반납: Q는 시작.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 10. 2.
전통적 동기화 문제와 데드락 데드락은 동시성 이슈에서 다루는 게 좋을 것 같았지만, 예시와 함께 정리해보려고 한다. Produer-Consumer problem 소비자와 생산자가 유한한 버퍼를 갖는 상황에서 소비자와 생산자가 상호 배타적으로 접근하고, 소비자는 버퍼가 있으면 소비하고 , 생산자는 원소가 없으면 원소를 생성해야 한다. 위의 문제를 해결하려는 조건은 생산자가 우선 실행된 적이 있어야 하고, 생산자의 실행 횟수가 소비자보다 많아야 한다. 이를 해결하기 위해서 3가지 세마포를 사용한다 mutex라는 생산자 소비자 상호 배제를 위한 세마포 slots이라는 비어있는 버퍼의 개수를 나타내는 세마포 items라는 버퍼에 차있는 개수를 나타내는 세마포 여기서 주의할 점은 다음과 같이 코드를 작성해 버리면 데드락에 걸릴 수가 있다. .. 공감수 0 댓글수 0 2021. 9. 26.
동시성 이슈 동기화는 근본적으로 어려운 문제라고 한다. 어떤 종류의 동시성 흐름이 공유 자원을 조작할 때 발생하는 일반적인 이슈들을 정리해 보자. 스레드 안전 (Thread safety) 쓰레드로 프로그래밍할 때, 스레드 안전성이라고 부르는 특성을 가지는 함수를 작성하도록 유의해야 함. 다수의 동시성 스레드로부터 반복적으로 호출될 때 항상 정확한 결과를 만드는 경우에만 스레드-안전이라고 한다. 병렬 프로그램에서는 단순히 lock만 신경 쓴다고 해결되지 않는 다고 한다. 만일 어떠한 함수가 스레드 안전하지 않다면 이것은 thread-unsafe라 한다. 스레드-위험한 함수의 네 가지 클래스를 다음과 같이 식별할 수 있다. 클래스 1: 공유 변수를 보호하지 않는 함수들 예를 들어 보호되지 않는 전역 변수를 증가시키는 경.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 9. 25.
Nonlocal jumps c에서 비지역성 점프라고 부른 사용자 수준의 예외적 제어 흐름의 형태를 제공하며, 이것은 보통의 콜-리턴 순서를 통할 필요 없이 하나의 함수에서 현재 실행하고 있는 다른 함수로 제어를 이동한다. 비지역성 점프는 setjmp와 longjmp함수로 제공한다. setjmp함수는 현재 호출하는 환경을 jmp_buf 타입의 버퍼에 저장해서 후에 longjmp가 사용되며 0을 리턴한다 호출하는 환경은 프로그램 카운터, 스택 포인터, 범용 레지스터를 포함한다. 책에서는 이런 식으로 설명해 주는데, 찾아보니 goto함수는 함수의 범위를 넘어서 이동할 수 없는 제약이 있다고 한다. jmp_buf는 아키텍처별 정보를 담는데 x86의 경우에는 레지스터 정보를 담기 위해 6 개의 정수로 이뤄진다. setjmp() 최초 호출시.. 공감수 0 댓글수 0 2021. 9. 24.
Volatile 지정자 시그널 핸들러 관련해서 CS:APP 책을 읽다가 Volatile 지정자를 쓰는 이유가 정확히 와닿지 않아서 정리해보려고 한다. 검색하면 알 수 있듯이 volatile 지정자는 사용할 때마다 항상 메모리에 접근한다. 이 변수는 언제든 값이 바뀔 수 있으니 메모리에 항상 접근하라고 컴파일러에게 알려주는 것이다. 간단한 예시를 들어서 설명해보자면 int i=10; while (i 공감수 0 댓글수 0 2021. 9. 24.
dup, dup2 , 파일 서술자 복제 함수 네트워크 공부를 하다가 cgi 프로그램에서 표준 출력으로 컨텐츠를 전송하는 방식으로 구현된다고 나와있었다. 궁금해서 dup2에 대해 찾아봤다. dup 와 dup2는 파일 디스크립터를 복사하는 시스템 콜이다. #include int dup(int fd); dup는 fd로 받은 파일 서술자를 복제하여 반환하는데 사용되지 않은 가장 낮은 서술자를 반환합니다. #include int dup2(int src, int dst); 매개변수만 보면 src를 dst로 옮기는 것 같은데, dup2는 dst가 가리키는 출력을 src로 바꾸는 함수다. 예를 들어 dst가 1이라면 stdout의 결과가 src에 출력이 되는 것이다. 위의 내용을 정리해서 cgi 프로그램 이야기를 다시 하자면, CGI 프로그램이 클라이언트에 보낼.. 공감수 1 댓글수 0 2021. 9. 17.

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