Operating System, OS 는 일반적으로 하드웨어를 제어하기 위한 소프트웨어인 Windows, Linux 정도로 알려져있다.
컨테이너를 제대로 이해하기 위해선 컨테이너화 기술의 기반인 Linux 를 제대로 이해해야하고, Linux 를 제대로 이해하려면 OS 를 구체적으로 알아야 한다.
OS 의 구조는 크게 Kernel, Shell, System Program 으로 이루어져있다. 운영체제의 3요소다.
Kernel
Kernel 은 실제로 하드웨어를 제어한다.
CPU, 메모리, 파일 시스템, 네트워크 등을 관리한다.
운영체제의 핵심이다.
Application 은 system call 을 통해 Kernel 과 소통하는 것.
대표적으로 Linux Kernel 이 있다.
Shell
우리는 Shell 을 통해 Kernel 에 명령을 내린다. 즉, 유저와 Kernel 사이의 인터페이스
우리가 ls 를 입력하면 Shell 은 Kernel 이 이해할 수 있는 명령으로 변환한다. 일종의 명령어 인터프리터인셈
대표적으로 sh, bash, zsh 등이 있다.
sh 은 가장 오래된 UNIX 시스템의 표준 Shell 로 계량형인 bash, zsh 등이 있다.
bash 는 Linux 에서 기본으로 제공되는 Shell 이다. /bin/bash 에 위치한다.
zsh 은 macOS Catalina 이후 제공되는 기본 Shell 로 oh-my-zsh 등 플러그인을 통해 사용자 편의 기능이 많이 제공된다. /bin/zsh 에 위치한다.
echo $SHELL/bin/zsh
위 명령어를 통해 현재 사용중인 Shell 을 확인할 수 있다.
CLI 또는 GUI 로 제공되는데, CLI 는 우리가 흔히 사용하는 Terminal 이고, GUI 는 윈도우 탐색기, macOS 의 Finder 가 해당된다. 크게보면 바탕화면도 GUI Shell 이다.
Terminal 은 Shell 을 실행하는 입출력 창이다.
실제로 우리가 키보드로 명령어를 입력하는 인터페이스
대표적으로 iTerm2 가 있다.
System Program
Kernel 과 Shell 을 이용한 프로그램이다. Application Software, 그러니까 응용 프로그램이 아닌 System Software, 컴퓨터 시스템 자체를 제어하기 위한 프로그램이다.
개발자들이 흔히 사용하는 Java, Python 등 고수준 언어를 사용해 응용 프로그램을 개발하는 과정에서 하드웨어를 직접적으로 제어하는 코드를 작성하진 않는다. System Software 가 이 간극을 메꿔주기 때문이다.
System Software 는 자신이 Kernel 을 직접 호출하고 하드웨어 자원을 조작하고, 다른 프로그램이 그 기능을 쉽게 사용할 수 있도록 추상화된 인터페이스를 제공한다.
System Call 은 Kernel 에 명령을 전달하기 위해 있는 인터페이스다.
System Call 이 운영체제의 서비스를 정의하기 때문에 엄밀히 말해, System Call 이 곧 운영체제다.
System Programming 은 System Call 을 다루는 프로그래밍이라고 볼 수 있다.
C 에서 read() 함수는 파일을 읽는 System Call 이다. read() 함수가 실행되는 순간, Kernel 에 System Call 이 전달된다. 이때 실행의 제어권이 User Mode 에서 Kernel Mode 로 넘어간다.
System Programming 한다는 말은 곧 C 로 프로그래밍 한다는 뜻
복잡한 System Call 을 쉽게 사용하기 위해 한 단계 더 추상화된 라이브러리 함수를 통해 System Call 을 사용할 수 있다.
Shell 을 통해서도 Kernel 에 System Call 을 호출할 수 있다.
ls 는 System Software 다. Shell 에서 ls 명령어를 호출하면 쉘은 ls 라는 프로그램을 실행하는 것. 실행된 ls 는 C 라이브러리 함수나 System Call 을 호출해서 디렉터리 내 파일 정보를 가져와 출력한다.
프로그래밍은 결국엔 하드웨어를 제어하기 위한 Kernel 을 호출하기 위한 System Call 을 사용하기 위한 일을 하고 있는 셈이고, System Call 을 직접 호출하거나 한 단계 추상화된 라이브러리 함수 또는 쉘을 사용해 하드웨어를 제어하는 것이다.
Linux
그렇다면 Linux 는 OS 인가?
Linux 는 대충 OS 라고 한다.
사실 Linux 를 정확하게 얘기하면 Kernel 이다.
OS 를 구성하기 위해선 위에서 설명한 3요소가 모두 갖춰져야한다.
Linux 는 Kernel 만 만들었기 때문에 OS 라고 부르기엔 Shell 이랑 System Program 이 부족한 상태인 것.
그래서 Shell 과 System Program 은 Open Source 에서 가져와서 Linux OS 를 만들 것이다.
이런 특성 때문에 Kernel 은 Linux 를 사용하되 각기 다른 Shell 과 System Program 을 포함하여 만든 것들이 RedHat 의 CentOS, Fedora, Debian 의 Ubuntu, Amazon 의 Amazon Linux 등의 Linux 배포판이다.
File System
컴퓨터는 정보를 체계적으로 저장하기 위해 File System 을 사용한다.
대표적으로 Linux 는 ext2/3/4 등의 File System 을 사용한다.
메타데이터 관리
파일에 대한 데이터를 저장한다.
파일 크기
만들어진 시각
마지막 접근 시각
변경된 시각
파일 소유자
파일 접근 모드
유닉스 계열에서 메타데이터를 저장하는 자료구조를 i-node 라고 부른다.
때문에 ls -i 명령어를 쳤을 때 i-node 번호가 포함되는 것
모든 것이 파일이다
유닉스에선 모든 것을 파일로 관리한다. 일반적으로 파일은 프로그램이나 데이터를 저장하는데 사용하는데, 유닉스에선 저장 장치, 입출력 장치, 네트워크 통신도 모두 파일로 관리한다.
이제서야.. 소켓이 결국 파일이라는 말을 정확하게 이해하게 되었다. 당시엔 대강 이해하기만 했는데 확실히 CS 가 중요하다. 결국 Kernel 입장에선 어떤 하드웨어든 정보를 전달하기만 하면된다. 때문에 파일이라는 이름의 인터페이스에 데이터를 던지는 것이다. 받는 대상이 디스크면 데이터가 저장될 것이고, 소켓이면 네트워크를 통해 데이터가 전송되는 차이일 뿐.
