|
Go back OS Review Device Driver NS Tools Home Papers Daily Link To Main |
3. 하드웨어 보호 (Hardware Protection)
초기의 컴퓨터는 한사람이 컴퓨터를 조작하며, 오에스조차도 때때로 사람이 대신 역살을 수행해주는 시스템이었습니다. 그러나 점점 시간이 흐르면서 한 시스템을 여러명이 나누어 쓰는 방법이 꽤 효율적이라는 사실을 발견하게 되고, 오에스도 이에 걸맞게 발전을 해온것이죠. 시스템을 공유한다는 사실은 효율성을 높여준것이 사실이지만, 문제점 또한 더불어 증가시켜주었죠. 사람의 수도 사람의 수지만, 멀티프로그래밍 환경(맥의 멀티 파인더 환경)으로 진보되면서 또한 오에스는 비약적인 시스템 리소스의 효율성을 발휘하게 되지만, 역시 천문학적인 자잘한 문제점들 또한 새로이 등장합니다. 전 장에서 언급했듯, 오에스란 어떻게 보면, 먼저 어떻게 어떻게 구현해놓고 보니 발생하는 문제점들을 해결하는 과정에서 여러가지 이론들이 등장하면서 노가다인 코딩과 디버깅을 통해 극복하고, 좀더 편하고 효과적인 사용을 이루기 위해 어떻게 어떻게,,,뭐 이런식으로 휴레스틱하게 발전해 온듯합니다. 재미있는 사실을 한가지 아시나요? 우리가 그토록 자부심을 느끼기에 마지 않는 맥오에스는,,,적어도 제가 참고 하고 있는 권위(?)있는 교과서에서는 MS-DOS와 비슷한 부류로 취급된고 있다는 사실을요. 제일먼저 맥오에스의 문제점을 언급하는 부분은 "MS-DOS와 함께 맥오에스는 멀티프로그램밍 시스템 치고는 하나의 프로그램이 또다른 프로그램의 데이타 또는 코드영역을 조작해버림으로써 잘못 설계된 프로그램이 멀쩡한 프로그램을 맛탱이 가게하곤한다"가 있겠습니다. 크게 4가지의 프로텍션을 우리는 논할수 있겄는데, 그럼 여기서 입에 침이 바르도록 설명하는 표준적인 오에스로 여기는 유닉스는 어떤지 한번 살펴볼까요? 유닉스는 먼저 듀얼모드(dual mode)로 동작합니다. 이말은 곧, 유저모드(user mode)와 시스템모드(sysytem mode-슈퍼바이저모드, 모니터모드 등등,,,)를 의미하는데 컴퓨터의 하드웨어 차원에서 모드 비트(mode bit)라는것이 있어서 현재의 모드를 나타내주게 되죠. 시스템이 처음 시동될때에는 하드웨어가 시스템 모드로 부팅을 하게됩니다. 그리고 오에스가 띄워지면 이제사 유저모드로 유저 프로세스를 처리해주게 되지요. 트랩(trap:에러로 인한 소프트웨어적인 인터럽트)이나 인터럽트가 발생하면 하드웨어는 즉시 유저모드에서 시스템모드로 변신을 한뒤 오에스가 처리를 하고, 다시 유저 모드로 모드 비트를 세팅한 다음에서야 유저에게 프로세스 권한을 넘겨주게 됩니다. 듀얼모드가 왜 좋으냐구요? 이것은 바로 임의의 유저로 부터 시스템을 보호하기 위한 일종의 면역장치이지요. 이것이 바로 OS Protection입니다. 일부 극단적인 명령어 셋(instruction set)들은 시스템 모드에서만 실행이 가능하며, 일반 유저들이 그러한 명령어를 부가하게 되면 시스템이 알아서 불법으로 규정하고 오에스로 하여금 트랩을 발생하도록 만들지요. 아, 참고로 슈퍼유저(super user)또는 시스템 어드민(administrator)들에게만은 예외적으로 시스템모드에서 놀수있는 특수한 권한이 부여되지요. - 우리같이 평범유저들은 어드민을 존경해야 합니다. 이번엔 I/O프로텍션을 이야기 해볼까 합니다. I/O프로텍션이란 그렇게 거창한것만은 아니고, 유저가 개인적으로 I/O관련 명령어 셋을 직접! 수행하지 못하게 함으로써 엉뚱한 I/O가 발생하지 못하게 하는것이죠. 유저는 반드시! 오에스를 통해서만이 합법적인 절차를 거쳐서 I/O를 발생시키게 되는것이죠. 매킨토시를 예를 들자면 반드시 툴박스 매니저를 통해서만 I/O관련 콜을 해야하는것이죠. CPU 프로텍션도 있어요. 이것은 유저프로그램이 무한루프에서 헤어나오지 못한채 오에스로 컨트롤을 돌려주는것이 불가능한 상태를 방지하는 것이죠. 이것의 해결법은 간단한 타이머의 도입으로 해결합니다. 카운터는 일정한 시간마다 1씩 줄어들게 되고 (처음엔 당연이 큰 양수로 시작되죠) 0이 되면 인터럽트를 발생하도록 만들어 줍니다. 허나, 무한 루프에 빠져버린 유저 프로그램의 카운터는 결국 음수로 따운이 되어 버리고 오에스는 즉시 컨트롤을 유저프로그램에서 빼앗아버리고 강제종료시켜 버리게 되죠. 아주 냉혹한 세계입니다. 마지막으로 언급할 프로텍션은 바로 메모리 프로텍션입니다. 먼저 옳바른 메모리 프로텍션을 위해서는 인터럽트 벡터및 서비스 루틴이 유저 프로그램 영역 또는 오에스 영역에 절대 침범을 하지 못하도록 조치를 취해야 합니다. 그렇지 않을경우 유저 프로그램이 시스템 모드로 동작하는 인터럽트 서비스 루틴을 덮어 씀으로써 결국 슈퍼유저가 되어버리는 경우가 발생하거나, 버퍼또는 스풀등을 엉망으로 만들어 버릴수 있게되죠. 이러한 프로텍션은 먼저 하드웨어적으로 지원이 되야하는데, 이는 나중에 페이징, 세그멘테이션, 버쳐 메모리등을 다룰때 다시 언급하기로 하고, 여러가지 기법중에 한가지를 소개하면 다음과 같습니다. 베이스(base)와 리미트(limit) 레지스터를 지정하는 것이죠. 이들은 각각 해당 메모리 덩어리가 들어있는(한개의 어플일수도 있고, 데이터일수도 있고,,,) 물리적인 메모리의 시작주소와 전체의 크기를 담아줌으로써 절대로 그 이상또는 이하의 주소를 탐내지 못하게 제한하는 기법입니다. 이러한 프로텍션은 씨피유가 하드웨어적으로 모든! 유저모드에서 발생하는 어드레스들을 이 두 레지스터쌍들과 비교를 한뒤 그 적법함을 판단하는 방식으로 이루어지며, 두 레지스터쌍들은 반드시 시스템모드에서만 접근이 가능하기에 함부로 고치지도 못합니다. 이상으로 4가지의 프로텍션에 관련된 사항을 간략하게 살펴보았군요. 정말 맥오에스는 일단 한사람이 듀얼모드로의 구분이 없는 오에스이기에 어찌보면 정말 쓰기 쉽고 단순한 오에스 같기도 하지만, 이렇듯, 오에스학(?)적인 관점에서는 별로 후한 점수를 받지 못하는 병약한 오에스가 될수도 있다는 생각이 듭니다. 뭐 OSX서버나, 9.0에서는 위에 언급된 프로텍션들이 한층 강화될수도 있겠으나, 그냥 평범한 사용자 입장에서 보면 또 복잡해져서 정떨어지는 차가운 오에스가 되간다는 페러독스도 느껴지겠죠. 듀얼모드를 위해서는 로긴박스(login box)필수적이니까요. 허나 좀더 내성이 강한 오에스가 되기위한 과정이니 만큼 한번 믿어봅시다. 그럼, 다음장에서는 프로세스(process)! 란 도데체 무엇인지를 본격적으로 논해보도록 하겠습니다. 물론 몽키북의 유닉스 컨커런트(concurrent) 프로그래밍 또한 등장하니 기대해주시길. -duffer 경준 (http://vorlon.cwru.edu/~kxm73)
|