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Operating system concepts - Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne

Java

운영체제(Operation System Concepts) 10th Edition

저자 : Abraham Silberschatz, Peter B. Galvin, Greg Gagne
출판사 : Wiley
발행처 : 퍼스트 북(First Book)

OS 책 홈페이지 : https://www.os-book.com/OS10/
연습문제 정답
- https://www.os-book.com/OS10/practice-exercises/index-solu.html

스터디

시간
- 매주 토요일 오후 9시
장소
- 게더타운
발표 순서
- Tony -> 만보 -> 노베 -> 린 -> 무지

서문

운영체제는 모든 컴퓨터 시스템의 필수적인 부분이다
이 책에서 다루고 있는 기본 개념과 알고리즘들은 공개 소스 운영체제와 사용 운영체제에서 자주 사용되는 것들에 기반을 두고 선정하였다
Linux, Microsoft Windows, Apple macOS, Solaris, Android, iOS의 실례도 제시한다

이 책의 내용

이 교재는 10개의 주요 부분으로 구성되어 있다

1. 개관

1장과 2장은 운영체제란 무엇인지, 어떤 일을 하는지, 어떻게 설계되고 구축되는지를 설명한다
운영체제의 공통 특징이 무엇인지, 운영체제가 사용자를 위해 무엇을 하는지를 설명한다
이 장들은 자세한 내부 알고리즘 공부없이 운영체제가 무엇인지 배우기를 원하는 전공 지식수준이 낮은 학생이나 독자에 적합하다

2. 프로세스 관리

3장부터 5장까지는 현대의 운영체제의 심장부로서 프로세스 개념과 병행성을 다룬다
프로세스는 시스템의 작업 단위로서 시스템은 병행하게 실행되는 프로세스의 집합으로 구성되는데
- 일부는 시스템 코드를 실행하고
- 나머지는 사용자 코드를 실행한다
이 장들은 프로세스 스케줄링, 프로세스 간 통신을 위한 방법들을 제시한다
또한 이 장들에서는 스레드에 관한 논의뿐 아니라 다중 코어 시스템과 병령 프로그래밍과 관련된 주제에 대한 검토가 이루어진다

3. 프로세스 동기화

6장부터 8장까지는 프로세스 동기화 및 교착 상태 처리 방법에 대해 설명한다
프로세스 동기화의 적용 범위를 늘렸기 때문에 이전 5장(프로세스 동기화)를 6장 동기화 도구 및 7장 동기화 예제의 두 장으로 나누었다

4. 메모리 관리

9장과 10장은 프로세스가 실행되는 동안 메인 메모리를 어떻게 관리하는가에 대한 문제를 다룬다
CPU의 효율적인 활용과 사용자에게 빠른 응답 시간을 보장하기 위해 컴퓨터는 한순간에 많은 프로세스를 메모리에 유지해야 하는 것이 필수적이다
메모리 관리에 관한 다양한 접근 방법을 반영하는 많은 종류의 메모리 관리 기법들이 존재하며 특정 알고리즘의 유효성은 상황에 따라 달라진다

5. 저장장치 관리

11장과 12장은 현대 운영체제가 대용량 저장장치와 입출력을 어떻게 처리하는지에 관해 설명한다
컴퓨터 시스템에 부착되는 입출력 장치들의 종류가 매우 다양하고 응용(프로그램?)들이 이러한 장치들의 모든 측면을 관리할 수 있도록 광범위한 기능을 제공해야 한다
I/O 시스템 설계, 인터페이스, 그리고 내부 시스템 구조 및 기능을 포함한 시스템 I/O를 깊이 있게 논의한다
여러 면에서 입출력 장치는 컴퓨터 시스템의 주요 구성요소 중에서 가장 느리게 동작하는 구성요소이다
장치들이 성능의 병목 지점으로 작용하기 때문에 입출력 장치들에 관한 성능문제들도 검토한다

6. 파일 시스템

13장부터 15장까지는 최신 컴퓨터 시스템에서 파일 시스템을 처리하는 방법에 대해 설명한다
파일 시스템은 데이터와 프로그램을 온라인으로 저장하고 접근하기 위한 기법을 제공한다
이 장들은 저장장치 관리를 위한 고전적인 내부 알고리즘들과 그 구조를 다룬다
또한 사용되는 알고리즘의 속성, 장점 및 단점에 대한 견고한 실질적인 이해를 제공한다

7. 보안 및 보호

16장과 17장은 컴퓨터 시스템의 보안과 보호를 위해 필요한 기법들에 대해 논의한다
운영체제 내의 다양한 프로세스들은 다른 프로세스들의 활동으로 부터 보호되어야 한다
그런 보호를 제공하기 위해서 운영체제로부터 적절한 인가를 획득한 프로세스만이 파일, 메모리, CPU 및 다른 자원에 대해 연산을 하도록 보장해야 한다
보호는 프로그램, 프로세스, 또는 사용자들이 컴퓨터 시스템 자원에 대한 접근을 제어하기 위한 기법이다
- 이 기법은 시행될 제어를 지정할 방법과 이들을 강제하려는 방법을 제공해야 한다
보안은 인가되지 않은 접근, 악의적 파괴 또는 변경, 그리고 비일관성의 우연한 도입으로부터 시스템에 저장된 정보(데이터 및 코드 모두)의 일관성과 시스템의 물리 자원들을 보호한다

8. 고급 주제

18장과 19장에서는 가상 머신과 네트워크/분산 시스템에 대해 논의한다
18장에서는 가상 머신과 그것의 최신 운영체제와의 관계에 대해 개괄적으로 설명한다
- 가상화를 가능하게 하는 하드웨어 및 소프트웨어 기술에 대한 일반적인 설명이 포함되어 있다
19장에서는 인터넷과 TCP/IP를 중심으로 컴퓨터 네트워크 및 본산 시스템에 대한 개요를 제공한다

9. 사례 연구

20장과 21장은 두 개의 실제 운영체제인 Linux와 Windows 10에 대한 상세한 사례 연구를 제시한다

10. 부록

부록 A는 더는 사용되지 않는 오래된 영향력 있는 운영체제에 관해 설명한다
부록 B에서 D는 Windows7, BSD 및 Mach라는 세 가지 이전 운영체제를 자세히 다룬다

프로그래밍 환경

이 책은 C언어와 Java언어로 작성된 여러 예제 프로그램을 제공한다
- POSIX
- Java
- Windows 시스템

차례(Contents)

서문

Part 1. 개관(Overview)

1. 서론

1.1 운영체제가 할 일
1.2 컴퓨터 시스템의 구성
1.3 컴퓨터 시스템 구조
1.4 운영체제의 작동
1.5 자원 관리
1.6 보안과 보호
1.7 가상화
1.8 분산 시스템
1.9 커널 자료구조
1.10 계산 환경
1.11 무료 및 공개 소스 운영체제
1.12 요약, 연습문제, 추가 자료

2. 운영체제 구조

2.1 운영체제 서비스
2.2 사용자와 운영체제 인터페이스
2.3 시스템 콜
2.4 시스템 서비스
2.5 링커와 로더
2.6 응용 프로그램이 운영체제마다 다른 이유
2.7 운영체제 설계 및 구현
2.8 운영체제 구조
2.9 운영체제 빌딩과 부팅
2.10 운영체제 디버깅
2.11 요약, 연습문제, 추가 자료

Part 2. 프로세스 관리

3. 프로세스

3.1 프로세스 개념
3.2 프로세스 스케쥴링
3.3 프로세스에 대한 연산
3.4 프로세스 간 통신
3.5 공유 메모리 시스템에서의 프로세스 간 통신
3.6 메세지 전달 시스템에서의 프로세스 간 통신
3.7 IPC 시스템의 사례
3.8 클라이언트 서버 환경에서 통신
3.9 요약, 연습문제, 추가 자료

4. 스레드와 병행성

4.1 개요
4.2 다중 코어 프로그래밍
4.3 다중 스레드 모델
4.4 스레드 라이브러리
4.5 암묵적 스레딩
4.6 스레드와 관련된 문제들
4.7 운영체제 사례
4.8 요약, 연습문제, 추가 자료

5. CPU 스케줄링

5.1 기본 개념
5.2 스케줄링 기준
5.3 스케줄링 알고리즘
5.4 스레드 스케줄링
5.5 다중 처리기 스케줄링
5.6 실시간 CPU 스케줄링
5.7 운영체제 사례들
5.8 알고리즘의 평가
5.9 요약, 연습문제, 추가 자료

Part3. 프로세스 동기화

6. 동기화 도구들

6.1 배경
6.2 임계구역 문제
6.3 Peterson의 해결안
6.4 동기화를 위한 하드웨어 지원
6.5 Mutex Locks
6.6 세마포
6.7 모니터
6.8 라이브니스
6.9 평가
6.10 요약, 연습문제, 추가 자료

7. 동기화 예제

7.1 고전적인 동기화 문제들
7.2 커널 안에서의 동기화
7.3 POSIX 동기화
7.4 Java에서의 동기화
7.5 대체 방안들
7.6 요약, 연습문제, 추가 자료

8. 교착 상태

8.1 시스템 모델
8.2 다중 스레드 응용에서의 교착 상태
8.3 교착 상태 특성
8.4 교착 상태 처리 방법
8.5 교착 상태 예방
8.6 교착 상태 회피
8.7 교착 상태 탐지
8.8 교착 상태로부터 회복
8.9 요약, 연습문제, 추가 자료

Part4. 메모리 관리

9. 메인 메모리

9.1 배경
9.2 연속 메모리 할당
9.3 페이징
9.4 페이지 테이블의 구조
9.5 스와핑
9.6 사례: Intel 32비트와 64비트 구조
9.7 사례: ARM 구조
9.8 요약, 연습문제, 추가 자료

10. 가상 메모리

10.1 배경
10.2 요구 페이징
10.3 쓰기 시 복사
10.4 페이지 교체
10.5 프레임의 할당
10.6 스래싱
10.7 메모리 압축
10.8 커널 메모리의 할당
10.9 기타 고려 사항
10.10 운영체제의 예
10.11 요약, 연습문제, 추가 자료

Part5. 저장장치 관리

11. 대용량 저장장치 구조

11.1 대용량 저장장치 구조의 개관
11.2 디스크 스케줄링
11.3 NVM 스케줄링
11.4 오류 감지 및 수정
11.5 저장장치 관리
11.6 스왑 공간 관리
11.7 저장장치 연결
11.8 RAID 구조
11.9 요약, 연습문제, 추가 자료

12. 입출력 시스템

12.1 개관
12.2 입출력 하드웨어
12.3 응용 입출력 인터페이스
12.4 커널 입출력 서브시스템
12.5 입출력 요구를 하드웨어 연산으로 변환
12.6 STREAMS
12.7 성능
12.8 요약, 연습문제, 추가 자료

Part6. 파일 시스템

13. 파일 시스템 인터페이스

13.1 파일 개념
13.2 접근 방법
13.3 디렉터리 구조
13.4 보호
13.5 메모리 사상 파일
13.6 요약, 연습문제, 추가 자료

14. 파일 시스템 구현

14.1 파일 시스템 구조
14.2 파일 시스템 구현
14.3 디렉터리 구현
14.4 할당 방법
14.5 가용 공간의 관리
14.6 효율과 성능
14.7 복구
14.8 예: WAFL 파일 시스템
14.9 요약, 연습문제, 추가 자료

15. 파일 시스템 내부구조

15.1 파일 시스템
15.2 파일 시스템 마운팅
15.3 파티션과 마운팅
15.4 파일 공유
15.5 가상 파일 시스템
15.6 원격 파일 시스템
15.7 일관성의 의미
15.8 NFS
15.9 요약, 연습문제, 추가 자료

Part7. 보안과 보호

16. 보안

16.1 보안 문제
16.2 프로그램 위협
16.3 시스템과 네트워크 위협
16.4 보안 도구로서 암호 기법
16.5 사용자 인증
16.6 보안 방어의 구현
16.7 예: Windows 10
16.8 요약, 추가 자료

17. 보호

17.1 보호의 목표
17.2 보호의 원칙
17.3 보호 링
17.4 보호의 영역
17.5 접근 행렬
17.6 접근 행렬의 구현
17.7 접근 권한의 취소
17.8 역할 기반 액세스 제어
17.9 강제적 접근 제어
17.10 자격-기반 시스템
17.11 기타 보호 개선 방법
17.12 언어 기반의 보호
17.13 요약, 추가 자료

Part8. 진보된 주제

18. 가상 머신

18.1 개요
18.2 역사
18.3 장점 및 특징
18.4 빌딩 블록
18.5 VM 유형 및 구현
18.6 가상화와 운영체제 구성요소
18.7 사례
18.8 가상화 연구
18.9 요약, 추가 자료

19. 네트워크 및 분산 시스템

19.1 분산 시스템의 장점
19.2 네트워크 구조
19.3 통신 구조
19.4 네트워크 및 분산 운영체제
19.5 분산 시스템의 설계 문제
19.6 분산 파일 시스템
19.7 DFS 명명 및 투명성
19.8 원격 파일 액세스
19.9 분산 파일 시스템에 대한 최종 생각
19.10 요약, 연습 문제, 추가 자료

Part9. 사례 검토

20. Linux 시스템

20.1 Linux 역사
20.2 설계 원칙
20.3 커널 모듈
20.4 프로세스 관리
20.5 스케줄링
20.6 메모리 관리
20.7 파일 시스템
20.8 입/출력
20.9 프로세스 간 통신
20.10 네트워크 구조
20.11 보안
20.12 요약, 연습문제, 추가 자료

21. 윈도우

21.1 역사
21.2 설계 원칙
21.3 시스템 구성요소
21.4 터미널 서비스와 빠른 사용자 교체
21.5 파일 시스템
21.6 네트워킹
21.7 프로그래머 인터페이스
21.8 요약, 연습 문제, 추가 자료

Part10. 부록

A. 영향력 있는 운영체제

A.1 기능 전이
A.2 초기 시스템
A.3 Atlas
A.4 XDS-940
A.5 THE
A.6 RC 4000
A.7 CTSS
A.8 MULTICS
A.9 IBM OS/360
A.10 TOPS-20
A.11 CP/M과 MS/DOS
A.12 Macintosh 운영체제와 Windows
A.13 Mach
A.14 자격-기반 시스템-Hydra 및 CAP
A.15 기타 시스템들, 추가 자료