[운영체제] Operating System 전체 포스팅 모음집

운영체제 포스팅 모음집

운영체제 과목을 수강하면서 하나씩 개념을 다지며 글을 써 내려가다 보니 어느새 꽤 많은 글이 쌓였다. 하지만 각 포스팅이 독립적으로 존재하다 보니 전체적인 흐름을 파악하기 어렵고, 나 스스로도 과거에 정리했던 내용을 다시 찾아보기 번거롭다는 생각이 들었다.

그래서 이번 포스팅은 그동안 학습하며 기록해 온 운영체제 관련 글들을 한눈에 볼 수 있도록 정리한 링크 모음집이다. 이 글을 보는 누군가의 학습에 좋은 길잡이가 되었으면 하는 바람...

1. 운영체제 개념 도입

• [운영체제] 운영체제란? | Virtualization, Concurrency, Persistence 핵심 개념 이해

• [운영체제] 프로세스 | 프로그램이 실행되기까지의 여정

가상화, 동시성, 영속성이라는 운영체제의 핵심 개념, 프로그램이 실행되는 단위인 프로세스와, 그 안에서 작동하는 작업 흐름인 스레드의 기본 개념을 다룬다.

2. CPU Virtualization

• [운영체제] CPU 가상화 | Logical Control Flow에서 Context Switch까지

• [운영체제] CPU 스케줄링 | FIFO에서 MLFQ까지, 스케줄링 정책의 발전과정 정리

• [운영체제] CPU 스케줄링 심화 | Proportional Share Scheduler 와 CFS, EEVDF

CPU 가상화를 가능케하는 Context Switch와, 구체적으로 어떤 프로세스로 switch할 것인지 결정하는 스케줄링 방법론에 대해 다룬다.

3. Memory Virtualization

• [운영체제] 가상 메모리(Virtual Memory) | 운영체제는 어떻게 프로세스에게 독점 공간을 제공할까?

• [운영체제] 세그멘테이션(Segmentation) | Segment, External Fragmentation, Free Space management

• [운영체제] 페이징(Paging) | Page Table, Copy-on-Write, TLB

• [운영체제] Advanced Page Table | Multi-level Page Table, Hybrid approach, Inverted Page Table, Huge Page

• [운영체제] 스와핑(Swapping) | 물리 메모리의 한계를 넘어서는 기술

프로세스에게 독립적인 주소 공간(Address Space)을 제공하는 메모리 가상화 기법을 심도 있게 다룬다. Segmentation의 한계인 외부 단편화를 해결하기 위한 Paging 기법, TLB를 이용한 주소 변환 가속화, 그리고 물리 메모리의 크기를 초과하는 데이터를 처리하기 위한 Swap 메커니즘까지의 흐름을 정리했다.

4. Concurrency

• [운영체제] Concurrency | 프로세스와 스레드를 통해 알아보기

• [운영체제] Lock | 단순 Mutual Exclusion을 위한 Test-And-Set부터 성능까지 챙긴 Futex까지

• [운영체제] 고급 동기화 메커니즘 | Condition Variable과 Semaphore

• [운영체제] DeadLock | 멀티 스레딩 환경에서 발생하는 문제

Concurrency의 개념과 여기에서 발생하는 Race Condition 문제 등 여러 프로세스나 스레드가 동시에 작업하는 상황에 관해 다룬다.

5. Persistence (I/O & File Systems)

• [운영체제] I/O 시스템, HDD, Disk Scheduling, RAID | CPU와 디스크의 물리적 속도 차이를 극복하는 설계
• [운영체제] SSD와 FTL | NAND Flash, Garbage Collection, Wear Leveling

• [운영체제] 파일 시스템과 디렉토리 | Unix File System, Inode, Storage Virtualization

• [운영체제] 파일 시스템 구현(VSFS) | Index Node(Inode) in deep

• [운영체제] Fast File System (FFS) | 디스크의 물리적 구조를 고려한 성능 최적화

• [운영체제] 파일 시스템의 영속성(Persistence) | Crash Consistency, FSCK, Journaling

• [운영체제] Log-structured File System (LFS) | 디스크의 물리적 한계를 극복하는 순차 쓰기 전략

데이터를 영구적으로 저장하기 위한 영속성(Persistence)을 주제로 한다. 하드웨어(HDD, SSD)의 물리적 특성을 고려한 I/O 스케줄링부터, 데이터를 체계적으로 관리하는 파일 시스템의 구현(Inode 기반), 그리고 시스템 충돌 시 데이터 무결성을 보장하기 위한 Journaling과 LFS 같은 고급 기법들을 포괄한다.

마치며

이렇게 한곳에 모아놓고 보니 그동안의 학습 과정이 한눈에 들어오는 것 같아 감회가 새롭다. 각 주제를 처음 마주했을 때의 막막함과, 하나씩 이해하며 정리해 나갔을 때의 희열이 다시금 떠오르는 것 같기도....?

운영체제는 컴퓨터 과학의 근간을 이루는 아주 깊고 넓은 분야이기에 아직 다루지 못한 주제들이 많다. 앞으로 파일 시스템, I/O 등 더 깊은 내용들을 학습하고 기록하며 이 지도를 꾸준히 채워나갈 예정이다. 이 모음집이 운영체제를 공부하는 누군가에게 작은 이정표가 되기를 바란다.