Linux

생성 배경

Unix

  • unix는 범용 다중 사용자 방식의 시분할 운영체제이다. 즉, multi-user를 목적으로 개발된 운영체제이다.
  • Dennis Ritche, Ken Thompson, Douglas Mcllroy 등이 주축이 되어 개발
  • 이후 다양한 회사들에 의해 개발이 지속되어, 표준화의 필요성이 생겼고, IEEE에서 제안한 POSIX(Portable Operating System Interface) 라는 표준 인터페이스를 따르게 되었다.
  • 리눅스는 unix를 기반으로 개발된 os이다.

GNU

  • Richard Stallman이 창시한 FSF(Free Software Foundation) 의 프로젝트 GNU
  • 리눅스도 GNU의 GPL(General Public License) 에 의해 배포된다.
    1. 무료로 사용 가능하며
    2. GPL 소스를 적용된 코드를 수정하여 재판매가 가능하지만, 해당 코드를 공개해야 하며,
    3. 개발자는 코드로 인해 발생하는 어떤 문제에 대해서도 법적 책임을 지지 않는다.
  • GNU 프로젝트에서 linux를 main os로 채택

Linus Torvalds

  • 리눅스 커널을 최초로 개발하였으며, 현재도 리눅스 커널 최고 설계자로 위치
  • Git 개발에도 참여하였음
  • 리눅스는 수많은 개발자들이 개발에 동참하기에 개발 속도가 빠르고 분량이 방대하다.
  • 1991년 0.01버전이 공개되고, 1994년 1.0버전이, 1999년 2.4가 발표되었다.
  • 커널은 같지만, Redhat Ubuntu CentOs Fedora 등 다양한 배포 버전이 개발되었다.

Linux hierarchy

  • 리눅스는 다음과 같은 구조로 구성되어 하드웨어를 제어한다.

Hardware ->
Linux Kernel ->
System Call Interface ->
System Utilities ->
Linux Shell

  • 하드웨어에 가까울 수록 low level, 멀어질 수록 high level 로 동작이 캡슐화 된다.

File System

  • 리눅스의 파일 구조는 Tree 형태를 갖고 있다. 가장 최 상단의 경로는 / 이며, root directory라고 칭한다.
  • 모든 주변장치(터미널, 프린터, 디스크) 를 파일로 간주한다.
  • 리눅스는 multi user 를 위한 OS이기 때문에, 각 파일은 접근 권한이 부여된다.
  • file system은 아래와 같이 partition의 연속으로 이루어진다.
file system 구조
---------------------------------
Partition | Partition | Partition 
---------------------------------
Partition 구조
------------------------------------------------------------------
Boot block | Super block | i-node List | Data block 
------------------------------------------------------------------
i-node list 구조
-------------------------------
i-node | i-node | i-node | ...
-------------------------------

Boot block

  • Boot block에는 bootstrap loader가 들어있다.

Super block

  • Superblock에는 파일 시스템의 정보가 들어있다.
    1. 파일 시스템 크기
    2. 파일 시스템 내의 자유 블록 수
    3. 파일 시스템 내에서 사용 가능한 자유 블록의 리스트
    4. i-node 리스트의 크기
    5. 파일 시스템에서 사용 가능한 i-node의 수
    6. 파일 시스템에서 사용 가능한 i-node의 리스트

i-node (information node)

  • 각 partition은 i-node list를 가지며, i-node list에는 information node(i-node) 들이 나열되어 있다.

  • 모든 파일 하나에는 i-node 하나가 할당되며, i-node는 파일의 정보를 나타낸다.

    1. 소유자 ID
    2. 파일 유형
    3. 파일 접근 권한
    4. 파일 접근 시간
    5. 링크 수
    6. 파일 데이터의 주소
    7. 파일의 크기

  • 파일의 이름은 inode 번호와 함께 디렉터리에 기록된다.

  • i-node는 부팅시 추가 정보가 포함되어 메모리에 복사된다. 복사된 이 정보를 i-node cache라 한다.

    • 추가정보에는
      1. 참조계수
      2. i-node번호 (ls -li로 확인 가능)
      3. 파일 시스템 장치 번호 (ls -l 명령시, 파일 size 대신 major/minor 번호가 표시됨)

Data block

  • Data block은 4kB 크기이며, 하나의 파일이 여러 Data block을 가질 수 있다.

디렉터리 구조

  • /bin : 유저가 사용할 수 있는 명령어나 실행 파일을 보관하는 디렉터리.
  • /boot : 시스템 부팅에 필요한 파일들을 보관하는 디렉터리
  • /dev : 리눅스에서는 컴퓨터에 연결된 장치들을 디바이스 드라이버라는 파일 형태로 접근하며, 그러한 장치들을 나타내는 파일들은 /dev 경로에 보관된다.
  • /etc : 리눅스에서 동작하는 서비스의 설정 파일들을 보관하는 디렉터리
  • /home : 각 유저의 홈 디렉토리가 들어가는 디렉터리.
  • /lib : 시스템에 필요한 라이브러리 파일들이 보관되는 디렉터리. /bin 이나 /sbin 에 존재하는 프로그램이 필요로 하는 동적 라이브러리 파일이 /lib 디렉터리에 보관된다.
  • /opt : 최초 설치에 포함되지 않고 유저가 추가로 설치한 프로그램들을 보관하는 디렉터리. (window의 C:\Program Files 와 유사하다고 보면 된다.)
  • /proc : 리눅스 커널의 상태를 나타내는 파일들을 보관하는 디렉터리
  • /root : root 유저의 홈 디렉터리
  • /sbin : /bin 디렉터리와 같이 명령어나 프로그램이 저장되는 디렉터리지만, /sbin은 root 유저가 사용할 수 있는 명령어나 프로그램이 보관된다는 차이가 있다.
  • /tmp : 유저나 프로그램이 파일을 임시로 생성할 떄 사용할 수 있는 디렉터리. 오래된 파일들은 시스템에 의해 자동으로 삭제되므로 주의
  • /usr : 사용자 바이너리, 문서, 라이브러리, 헤더 파일 등을 담고 있는 디렉터리(윈도우의 C:\User 폴더와 유사)
  • /var : 프로그램이나 시스템이 실행될 때 저장이 필요한 파일을 저장하는 디렉터리. (ex: /var/log)

엔디안

  • 숫자를 표현할 때 여러 바이트를 사용하게 된다. 이 때 가장 큰 숫자를 나타내는 byte를 MSB(Most Significant Byte), 반대로 가장 작은 숫자를 나타내는 byte를 LSB(Least Significant Byte)라 한다.
    • 예를들어 0x12345678 에서 0x12가 MSB, 0x78이 LSB에 해당한다.
  • 컴퓨터에서는 바이트로 이루어진 데이터를 읽을 때, 가장 앞쪽의 바이트를 MSB(Big endian)으로 표현하는 방식과 LSB로 표현하는 방식(Little endian)이 있다.
    • 즉, little endian에서는 0x12345678이 0x78563412로 표현되고, big endian에서는 0x12345678은 그대로 0x12345678이다.
  • 대부분의 리눅스 시스템에서는 Little endian 방식을 사용한다.
    • 하지만 Big endian 방식을 사용하는 시스템도 있으므로, 두 시스템간 데이터 전송시 호환을 위해 엔디안 변환이 필요하다.