[운영체제] 커널의 종류와 구조를 알아보자.

 

 

Monolithic Kernel

 

운영체제의 주요기능들이 모두 커널 내부에 구현되어 있는 것을 Monolithic Kernel이라고 한다.

 

 

또한 커널 모드로 실행되는데, 커널 모드란 컴퓨터가 운영 프로그램 코드를 실행하는 것이 아니라 운영체제의 코드를 실행하는 상황을 말한다.

 

 

이러한 Monolothic Kernel은 운영체제 실행 속도가 일반적으로 빠른 편이다.

 

 

 

 

 

 

 

Micro Kernel

 

 

몇몇 개의 중요한 기능을 제외하고, 나머지 운영체제 기능이 커널 외부에서 작동하는 것을 Micro Kernel이라고 한다.

 

 

여기서 꼭 커널에만 있어야 하는 중요한 기능들은 하드웨어를 직접 제어해야 하는 코드나 프로세스 메모리 영역을 보호하거나, 프로세스들 간의 기본적인 통신 기능, 스케줄링 기능들이 있다.

 

 

그 이외의 기능은 커널 밖으로 빼내어 사용한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Micro Kernel의 장/단점

 

기본적으로 Micro Kernel은 꼭 필요한 기능으로 운영체제를 커스터마이징하기 좋다. 그 이외에도 Micro Kernel은 다음과 같은 장점을 지닌다.

 

 

• 프로세스의 요청에 대해 일관된 응답을 한다.
  • 커널 모드, 유저 모드를 나눌 필요가 없다.
  • 모든 서비스가 메세지 전달을 통해 제공된다.
• 확장성(Extensibility)이 좋다.
  • 새로운 서비스를 추가하기 좋다.
  • monolothic은 코드 수정이 어렵다. 내부 코드를 바꾸면, 커널 전체를 새로 컴파일하고 시스템을 재부팅하기 때문이다.
• 유연성(Flexibility)이 좋다.
• 이식성(Portability)이 좋다.
• 신뢰성(Reliability)이 좋다.
  • 작은 마이크로 커널이 엄격하게 테스트 될 수 있다.
• 분산된 시스템 지원이 가능하다.

 

 

하지만, Micro Kernel은 아래와 같은 단점도 지닌다.

 

 

• 성능 저하(Performance)
  • monolothic kernel보다 느리다.
  • 서버용 컴퓨터로는 적합하지 않다.
  • 이는 커널 밖에 운영체제 기능을 사용할 때, 마이크로 커널을 거쳐가며 사용해야하기 때문이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Example Operating Systems

 

UNIX, Linux, Windows, Android, IOS 등이 있고,

Real-time OS는 어떤 일을 정해진 시간 이내에 실행할 수 있는 운영 체제이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

Unix

 

Unix는 high level 언어인 C언어로 만들어 졌다. 그래서 하드웨어가 고사양이 되더라도 포팅하기가 쉬웠다.

 

 

시간이 지나고 그 위에 쉘이나 파일 시스템, 에디터 등이 추가되었다. 하지만, 이렇게 좋은 기능을 가진 Unix 운영체제는 그 당시의 법으로 인해 일반 사람들에게는 제대로 배포되지 않았다.

 

 

그 대신, 연구소나 학교 등에 무료로 배포되었고, 그 과정 속에서 더욱 더 좋은 기능들을 추가하게 되었다. 그 중에서 유명한 것이 바로 버클리 대학에서 만든 BSD 등이 있다.

 

 

 

 

traditional unix kernel

 

 

 

 

이전에 배웠듯이 System Call은 응용 프로그램이 운영 체제의 기능을 사용할 수 있도록 정의해 놓은 함수이며 Kernel과 응용 프로그램 사이에 있음을 알 수 있다.

 

 

 

 

 

 

 

Linux

 

Linux는 PC용 Unix이다. 이전까지는 PC에서 Dos나 초기 Windows를 사용하고 있던 때였다.

 

 

단, Linux는 빠른 성능을 우선시 했기 때문에 Micro Kernel이 아닌, Monolothic Kernel 방식을 채택했다.

 

 

 

 

 

 

 

Windows

 

Windows는 앞선 Linux와는 달리, Micro Kernel을 따르며 User Mode Process를 가진다.

 

 

따라서 원래라면 커널 내부에서 실행되어야 했던 프로세스들이 커널 밖에서 어플리케이션 처럼 실행될 수 있다. 그 종류는 다음과 같다.

 

 

• System support processes
  • 시스템을 관리하기 위한 것. 예를들어 세션 매니저나 인증 시스템, 서비스 매니저, 로그인 프로세스 등
• Service processes
  • 프린터 스풀러, 이벤트 로거, 디바이스, 네트워크 서비스
• Applications
  • 시스템 사용을 위한 Excutables(exes)나 DLLs
• Environment subsystems