[운영체제] 5. 운영체제의 구조

운영체제의 구조

하드웨어의 기능과 기종이 다양해지고 다양한 목적으로 쓰이는 운영체제로 인해 그 기능은 복잡해지고 테스트, 설계, 구현, 유지 보수등 다양한 면에서 쉽지 않다. 이를 해결하기 위해 운영체제를 설계하는 다양한 방법을 소개한다.

 

단일 구조 운영체제

단일 구조 운영체제는 초기에 생겨난 가장 보편적인 형태로 운영체제의 모든 기능을 커널과 동일한 메모리 공간에 적재를 한 뒤 system call을 통해서 사용할 수 있다. 작고 간단하면서 기능이 제한된 구조로 도스가 예로 있다.

 

커널에는 퍼일 시스템, 프로세서 스케쥴링, 메모리 관리등이 포함되며, 시스템 호출을 하여 또 다른 운영체제 기능을 제공한다.

• 장점

  이러한 단일 구조 운영체제는 대부분의 기능을 커널에 그룹화 해서 구현하므로, 직접 통신하여 시스템 자원을 효율적으로 관리할 수 있다

• 단점

  커널 크기가 상대적으로 커지면서 버그의 원인이나 기타 오류를 구분하기 어렵고, 새 기능을 추가하는 수정과 유지보수가 어렵다.

계층 구조 운영체제

단일 구조 운영체제 만으로는 시대를 따라가지 못 하였고 단일 구조 운영 체제를 보완하여 만듯 것이 바로 계층 구조 운영체제이다.

 

계층 구조에서는 비슷한 기능을 수행하는 요소를 그룹화 하여 계층적으로 구성한다. 실제로 프로세스의 요청을 수행할 때 0계층부터 5계층까지 거쳐야 한다.

 

이때 각 계층은 서로 인접한 계층과 상호작용 한다. 또한 각 계층은 자신의 하위 계층만 서비스한다.

• 장점

  모듈화가 잘 되어있어 계층 구조에서 시스템 검증과 오류 수정일 쉽게 할 수 있다.

• 단점

  계층 구조를 정의하기 어렵다. 모든 계층이 시스템에 접근할 수 있으므로 악성코드에 민감하다.

마이크로 커널 구조 운영체제

단일 구초 운영체제, 계층 구조 운영체제와 같이 한 개의 커널을 사용하는 운영체제의 관리의 어려움 때문에 커널이 모듈화가 된 구조이다.

 

마이크로 커널은 커널의 기능을 많이 제외시켰다.

 

즉, 커널에는 최소 기능만 포함시켜 크기를 줄이고 기타 기능은 사용자 공간으로 옮겨 사용자 영역에서 수행하도록 하였다.

• 장점

  커널이 가벼워져 잘 못된 수행이 있더라도 커널에 치명적인 영향을 미칠 확률이 줄어든다.
  모듈화 개념을 적용하였기 때문에 이식성이 좋고 규모 확상성이 뛰어나다.

• 단점

  모듈간에 통신(커널과 커널의 프로세스 통신)이 빈번하게 발생한다면 성능이 떨어질 수 있다.