10 OS 개념도

1.1 운영체제와 리눅스 소개

우리가 사용하는 컴퓨터는 단순히 철과 플라스틱으로 이루어진 기계 장치인 하드웨어(Hardware) 덩어리에 불과합니다. 여러 사용자가 이 하드웨어를 공유하고, 복잡한 기계어를 몰라도 쉽게 제어할 수 있도록 돕는 것이 바로 운영체제(Operating System)입니다.

운영체제는 컴퓨터의 하드웨어와 응용 프로그램(소프트웨어) 간의 인터페이스 역할을 수행하며, 시스템 자원을 가장 효율적으로 분배하고 관리하는 핵심 소프트웨어입니다.

1. 운영체제란?

운영체제는 사용자가 하드웨어를 직접 제어할 필요 없이 간접적이고 안전하게 컴퓨터 자원을 사용할 수 있도록 도와주는 전체적인 ‘관리자’입니다.

운영체제 아키텍처 및 통신 원리

동작 원리: 사용자의 명령은 [응용프로그램 -> 쉘 -> 커널 -> 하드웨어] 순으로 전달되며, 작업 처리 결과는 역방향으로 응답됩니다.

대표적인 핵심 담당 업무

자원 할당 및 스케줄링: CPU, 메모리 등의 한정된 자원을 배분
인터페이스 제공: 하드웨어 제어를 쉽게 해주는 쉘(Shell) 지원
입출력 장치 제어: 키보드, 마우스, 모니터 통신
컴퓨터 부팅 및 기초 설정: 시스템 초기화 및 시작 체계 관리

2. 운영체제의 핵심 역할 및 자원 관리

운영체제는 컴퓨터 시스템의 중재자로서 성능과 안정성을 극대화하기 위해 다음과 같은 5가지 중점 역할을 수행합니다.

2.1 프로세서(CPU) 및 다중 프로세스 관리

CPU는 원칙적으로 한 번에 하나의 프로세스만 처리합니다. 여러 프로그램이 동시에 실행되는 것처럼 보이게 만들기 위해, 운영체제는 정교한 스케줄링(Scheduling) 알고리즘을 사용합니다. 이를 통해 프로그램 간의 우선순위를 정하고 아주 짧은 시간 단위로 CPU 실행 시간을 쪼개서 분배(Time-sharing)합니다.

2.2 메모리(Memory) 할당 및 가상화

운영체제는 프로그램이 실행될 때 필요한 메모리 공간을 할당(Allocation)하고, 완료 시 반환받습니다. 특히 여러 큰 프로그램이 켜질 때 실제 물리 램 용량이 부족해지는 것을 막기 위해 하드 디스크의 일부를 메모리처럼 끌어다 쓰는 가상 메모리(Virtual Memory) 기술을 활용합니다.

2.3 입출력장치 제어 (I/O)

웹캠, 마우스, USB 등 다양한 장치가 충돌 없이 동시에 요청을 처리할 수 있도록 입출력 순서를 조절합니다.

2.4 파일 시스템 구조 관리

데이터들이 하드 디스크 어딘가에 마구잡이로 저장되지 않도록 데이터의 주소와 공간을 트리(Tree) 계층 구조의 디렉터리(폴더)로 묶어 체계적으로 관리합니다.

2.5 보안과 접근 제어

중요한 시스템 파일이나 타인의 공간에 아무나 접근할 수 없도록, 로그인 기반 인증 절차를 거쳐 인가된 사용자(User) 및 그룹(Group)에만 권한(Permission)을 부여합니다.

3. 운영체제의 네트워크 기능 시스템

과거와 달리 현대 운영체제의 가장 필수적인 요건은 네트워크(Network)를 통해 타 기기와 원활하게 소통하는 것입니다.

3.1 통신 프로토콜 지원

데이터를 주고받을 때의 기본 약속인 TCP/IP 환경을 커널 레벨에서 지원합니다. 이 밖에도 웹 구동(HTTP), 파일 전송(FTP) 등 필수적인 데이터 통로를 열어줍니다.

3.2 네트워크 설정 및 인터페이스 관리

네트워크 인터페이스 카드(NIC, 통칭 랜카드)와 같은 하드웨어를 즉각적으로 활성화시키고, 장비마다 부여되는 고유 주소인 IP 주소, 서브넷 마스크, 게이트웨이 등을 세팅합니다.

3.3 네트워크 보안 및 모니터링 관리

외부로부터의 비정상적인 침입이나 해킹을 막기 위해 1차적인 소프트웨어 방화벽 기능을 수행하며, 데이터 패킷 전송량을 통계적으로 추적하여 네트워크 장애 시 경고를 출력합니다.

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