task_struct, files_struct

task_struct 구조체 설명

1

rq = Run Queue로 cpu마다 1개씩 가지고 있다.

실제 Task(Process 및 Thread)는 모두 여기에 올라간다.

System Programming에서 Process를 다루는 작업

즉, fork()등의 작업을 수행할때

이 Run Queue의 용도에 대해서 자세하게 알아보게 될 것이다.

 

2

스케쥴러와 관련된 우선순위, 정적 우선순위와 동적 우선순위가 있다.

Linux는 기본적으로 140개의 우선순위를 가지고 있다.

100개는 정적인 우선순위 이며 나머지 40개가 동적인 우선순위를 가진다.

정적인 녀석들은 우선순위가 변경되지 않으며

동적인 녀석들은 Keyboard, Mouse등의 Interrupt 발생으로 인해

우선순위가 올라갔다 내려갔다 하게된다.

 

3

Linux Kernel은 Task를 1개 생성할 때마다 task_struct 구조체가 생성되게 된다.

fork()를 수행할 경우 자식 프로세스들이 여럿 생기는데

이 녀석들을 관리하기 위해서 연결리스트가 필요할 것이다.

그 연결리스트가 바로 아래 보이는 list_head tasks부분이다.

 

4

rb = Red Black Tree부분에서 rb_node이므로

실제 Red Black Tree에서 Node부분을 의미한다.

자세한 사항은 드라이버쪽에 들어가서...

 

5

범용 운영체제 (Linux, Windows, Mac)는 필수적으로 가상메모리(VM)과 물리메모리(PM)을 가지게 된다.

Firmware(펌웨어)의 경우에는 MMU(Memory Management Unit)이 없기 때문에 Linux, Windows, Mac을 올릴수 없다.

즉, 모터를 제어한다거나 레이더 신호를 수신한다거나 하는 작업을 수행할 때는 Linux등의 범용 OS를 활용할수없다.

기본적으로 펌웨어는 MPU(Memory Protection Unit)을 활용하여 메모리를 보호하며

현재 우리는 Linux Kernel을 사용하고 있으므로 MMU에 기반한 동작을 하게 된다.

이것의 핵심은 Paging(페이징) 메커니즘인데 우리가 실제 디버깅하면서

봤던 변수의 주소들이 실제 장치에서 사용하는 물리 주소가 아니란 것이다.

예로 0xFFF00000 이라는 주소가 있다고 하면

12bit, 10bit, 10bit 페이징 메커니즘에 의해서

맨 마지막 인덱스 -> 맨 처음 인덱스 -> 맨 처음 인덱스 를 통해서

실제 장치의 물리 메모리에 접근하게 된다.

(이 부분에 대한 자세한 설명은 추후 하도록함)

지금 위에서 이야기한 모든 내용을 관리하는 구조체가 바로 아래보이는 mm_struct 구조체이다

 

6

pid는 Task 자체의 주민등록번호라고 생각하면 된다.

모든 프로세스는 자기 자신의 고유한 번호를 가진다.

tgid는 Group의 번호라고 생각하면 된다.

사실 pid와 tgid를 활용해서

Thread의 Leader가 누구인지 알 수 있다.

쉽게 생각하면 삼성 하면 ? 이건희

tgid = 이건희(삼성), pid = 이건희(대빵)

tgid = 이건희(삼성), pid = 김대리(직원)

이런 구조를 보면 Thread의 Leader는

당연히 tgid값과 pid값이 같은 녀석이란 것을 쉽게 알 수 있다.

 

7

Stack Over Flow공격을 방어하기 위한 스택 까나리!

 

8

주석에도 적혀 있지만 open file에 대한 정보다

여기 안쪽을 보면 우리가 System Programming에서

배웠던 open, read, write, lseek등을 살펴볼 수 있다.

아주 재미있게도 이녀석들은 함수 포인터로 구현되어 있다.

그 이유는 무엇일까? 바로 Device Driver를 위해서다.

Kernel을 모르고서는 Device Driver를 만들 수 없는 이유다.

아무튼 이 안쪽을 살펴보면 File Descriptor(FD)라는 녀석이

포인터 배열 형태로 선언되어 있는것을 살펴볼 수 있고,

f_pos라는 변수를 통해서

lseek의 File Pointer를 제어하는 것을 알 수 있을 것이다.

그리고 이 안쪽에 있는 구조체 포인터들을 더 따라서 들어가게 되면 하드 디스크의

핵심 구조체인 super_block을 볼 수 있게 된다.

요건 하드 디스크 개발하고자 한다면 더 깊게 파면 된다.

 

9

수업중에 배울 비동기 처리의 핵심 부분을 맡은 녀석이다.

예전에 함수 포인터 수업할 때 봤던 녀석인데

void (* signal)(int signum, void (* handler)(int))

위의 프로토타입을 가진 signal과 관련된 커널 구조체들이다.

어떤 키보드가 눌렀느냐에 따라 적절한 동작을 할 수 있도록

즉, 비동기 패턴을 구사할 수 있도록 만들어준다.

 

10

Interrupt와 관계된 부분들이다.

Interrupt란 무엇일까?

아주 쉽게 생각하면 되는데, 다들 밤에 몰컴 해봤을 것이다.

몰컴하다가 부모님이 떴다면? 어떻게 할것인가?

엄크 상활에 대처하기 위해 모니터를 끄고 자는척!

게임 하다가 탈주하고 난리 나는 것인데

바로 이런 상황이 Interrupt이다.

즉, 뭔가 작업하다가 그 도중에 다 중단하고

가장 급한 일을 처리하는 것이 Interrupt라고 생각하면 된다.

(그만큼 엄크가 위험하다)

실제 임베디드 환경에서는 전기 신호를 통해 수신되는 신호들이라고 생각하면 된다.

말이 어렵다면 센서로부터 들어오는 신호라고 생각하면됨

(물론 펌웨어 단에서는 ADC로 처리한다)

 

11

NUMA 얘기가 나오니 한 번 꺼내는 것인데

메모리 구조에는 크게 UMA와 NUMA가 존재한다

Intel 이 초창기 i계열의 CPU를 개발하기 전까지

모든 PC용 CPU들은 UMA구조를 따라갔다.

물론 임베디드용 CPU들은 Heterogeneous Architecture를

오래전부터 채택해왔던지라 NUMA구조가 많이들 있었다.

그러나 병렬 처리를 극대화 하고자 했던 Intel은

CPU구조를 NUMA형식으로 바꾸고 i3, i5, i7등의 제품을 만든다.

UMA의 핵심적인 특징이라면

Memory접근 속도가 일치하는 Bank가 단 1개 뿐이다.

NUMA는 Memory접근 속도가 다른 녀석들이 꽤 존재해서 여러개의 Bank로 구성되는 구조를 의미한다.

 

12

이전에 수업중간에 Multi-Tasking을 논하기 위해서

Context Switching에 대한 내용을 설명했던 적이있다.

이내용에서 핵심은 사용하던 Register들을

어딘가에 보관해야 한다고 했었는데

그 보관하는 위치가 바로 여기다.

 

files_struct 구조체 설명

우리가 System Programming 할 때

open()을 이용해서 만들었던 fd가 바로 이놈

open()의 반환값을 fd_array[이거]