OS3

• Already learned : System Programming

  • Usage of utility programs :
    • ls, cat, cp, pwd, ps, grep, …

  • Usage of system call :
    • read, write, fork, select, exit, …

📝 Studying about :

• Reading/Understanding/Modifying OS kernel code to understand 5 concepts of OS
  • interrupt
  • process
  • file
  • memory
  • I/O

• System env setting

  • 가상환경 : VirtualBox

  • 리눅스 배포판 : Gentoo
    • linux kernel + extra software(compiler,editor…)

  • 리눅스 커널 버전 : 2.6

• Linux Command

  • $… | less : 방향키로 커서 이동 / 페이지 출력

  • $… | grep -option “…” : 명령어 출력에서 원하는 string의 출력 결과만 get

  • $find -name “…” : 문자열에 해당하는 directory나 file을 모두 찾는다. ‘find .’의 경우는 현재 directory 에서 찾는다. 표현식은 type, size, delete 등이 있음.

• 1. Kernel Reading

  • Linux File tree

    

    • bin : 리눅스 명령어의 실행 파일이 내장되어있다. (ls,chmod,pwd,grep …)
    • etc : 시스템 구성 파일이 내장되어 있다. (password, hostname …)
    • root : root user의 home directory로 리눅스 커널이 내장되어있다.
      • linux-2.6.25.10 (리눅스 커널)
        • init : 리눅스 초기세팅(부팅) 코드 내장
        • arch : interrupt code 내장
        • kernel : process code 내장
        • fs : file code 내장
        • mm : memory code 내장
        • drivers : I/O code 내장
    • usr : 라이브러리, 헤더파일 내장

  • 리눅스 커널 부팅 시 /init/main.c 내부의 start_kernel() 함수 동작
    • trap_init() : 시스템 초기 세팅
    • init_IRQ() : interrupt 설정하고 동작시킴.
    • sched_init() : init task가 사용하는 cpu 번호 할당, pid hash table을 초기화
    • time_init() : 현재 시간에 대한 정보 제공
    • console_init() : console을 사용하기 위한 시리얼 장치 초기화
    • mem_init() : 사용 가능한 memory 초기화
    • rest_init() : kernel_thread()함수 호출하여 별도 스레드 생성. kernel_init() 실행하여 idle process가 된다.

  → start_kernel() 함수의 이름처럼 커널을 실행하기 위한 init, 즉 기초 세팅에 대한 함수가 실행된다.

  • 함수 내부에 printf 가 아닌 printk를 쓰는 이유
    • printf가 내장된 Standard C 라이브러리를 사용할 수 없으므로 커널 이미지 내 정의된 log level의 printk 함수 사용

• 2. Compiling Linux Kernel

  • Linux File tree

    

    • bin : 리눅스 명령어의 실행 파일이 내장되어있다. (ls,chmod,pwd,grep …)
    • etc : 시스템 구성 파일이 내장되어 있다. (password, hostname …)
    • root : root user의 home directory로 리눅스 커널이 내장되어있다.
      • linux-2.6.25.10 (리눅스 커널)
        • init : 리눅스 초기세팅(부팅) 코드 내장
        • arch : interrupt code 내장
        • kernel : process code 내장
        • fs : file code 내장
        • mm : memory code 내장
        • drivers : I/O code 내장
    • usr : 라이브러리, 헤더파일 내장

  • 리눅스 커널 부팅 시 /init/main.c 내부의 start_kernel() 함수 동작
    • trap_init() : 시스템 초기 세팅
    • init_IRQ() : interrupt 설정하고 동작시킴.
    • sched_init() : init task가 사용하는 cpu 번호 할당, pid hash table을 초기화
    • time_init() : 현재 시간에 대한 정보 제공
    • console_init() : console을 사용하기 위한 시리얼 장치 초기화
    • mem_init() : 사용 가능한 memory 초기화
    • rest_init() : kernel_thread()함수 호출하여 별도 스레드 생성. kernel_init() 실행하여 idle process가 된다.

  → start_kernel() 함수의 이름처럼 커널을 실행하기 위한 init, 즉 기초 세팅에 대한 함수가 실행된다.

  • 함수 내부에 printf 가 아닌 printk를 쓰는 이유
    • printf가 내장된 Standard C 라이브러리를 사용할 수 없으므로 커널 이미지 내 정의된 log level의 printk 함수 사용

• 3. Interrupt (external event)

  • interrupt
    • 정의 : external event를 의미. 각 interrupt마다 번호가 붙어있음
    • hw interrupt :
      • keyboard(33), mouse moved(44), timer ticks, packet arrives, … etc
    • sw interrupt :
      • system function call (128)
      • exception (ex. divide by zero : 0)

  • ISR (Interrupt Service Routine)
    • 정의 : hw/sw interrupt가 발생했을 때 실행되는 함수 또는 루틴
    • 종류 :
      • ISR1
        • 정의 : 첫번쨰로 발생한 interrupt 처리 함수/루틴
        • 위치 : arch/x86/kernel/entry_32.S
      • ISR2
        • 두번째로 발생한 interrupt 처리 함수/루틴
        • 위치 : interrupt 종류마다 상이.

          ex) do_divide_error : arch/x86/kernel/traps_32.c

    • 예시 : ISR1은 키보드 입력을 감지하면 실행.

      만약, 조합키(Ctrl,Shift,Alt)가 있는 경우 ISR2가 실행됨.

  • IDT (Interrupt Descriptor Table)
    • 정의 : interrupt 및 예외를 처리하기 위한 시스템 데이터 구조(talbe)
    • 예시 : 특정 인터럽트 발생 시 프로세서는 해당 interrupt number를 사용하여 IDT에서 해당 ISR로 분기하여 처리

      keyboard 입력(INT33) → IDT[33] → ISR1 → ISR2

    - cpu execution cycle : detect interrupt

    

    - Handle INT x

    

    1. Interrupt 발생 (press ‘r’)
    2. stop current process & save
       • 현재 프로세스 멈추고, 발생한 interrupt가 끝나면 돌아가기 위함
    3. jump to interrupt[1]
       • IDT에서 키보드 입력(INT 33)에 해당하는 ISR로 분기
    4. atkbd_interrupt
       • ISR2로 분기하여, screen에 ‘r’을 출력
    5. reschedule
       • cpu_idle() 상태로 돌아감. (cpu execution cycle의 첫번째)

       

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