01_os_review.pdf {swjungle}

• 01_os_review.pdf
• 2023-09-26 권영진 교수님의 OS 강의 (1차) {swjungle}

Provide ABSTRACTION to use hardware

• gettimeofday epoch부터 지금까지 소요된 시간을 리턴한다.
  mmap을 엄청나게 큰 공간을 할당하고 memset한 시간을 출력. 똑같은 일을 두 번 했는데 시간차이가 유의미 할 정도로 크게 났다. -> 공간적 지역성 (locality)의 역할

• key roles of OS?

• What is abstraction?

  • 그다지 중요해 보이지 않는 것들을 감추어 단순하게 만드는 것
  • cpu, memory, storage는 각각 추상화 되어 virtualized cpu, virtual memroy, file이 되었다.

• cpu 추상화

• 메모리 추상화 9. Virtual Memory {CSAPP}

  • 페이지를 기준으로 가상 주소 공간과 물리 공간을 매핑
  • MMU의 도움 덕분!
  • Where is the page tables stored? >> cpu 내의 캐시메모리
  • What are roles of software in page? >> utilization 향상? 논리적 무결성?
  • what are roles of hardware? >> 물리적으로 보장된 데이터 저장 및 불러오기?

• 저장장치 추상화

  • Location of data is identified by (file system)
  • OS subsystem maps the file to physical storage. Let's call it (file???) >> file이란 단어 자체가 추상화된 개념인데..?
  • How to create the mappings from file to storage? >> 연속적으로, 연결리스트로, 물리 블록을 가리키는 포인터들을 저장한 블록으로, 계층노드로
  • Where are the internal nodes in the index? | 인덱스의 내부노드(리프가 아닌 노드)는 어디에 있는가? >> 똑같이 스토리지 안에 있는거 아닌가? 이걸 메인 메모리로 캐싱하는 건 read할 때에서야 일어나는거 아님?
    • storage는 전원이 꺼져도 인덱스를 잃지 않아야 함.
  • Does hardware help for the indexing? If yes, what is roles of hardware? If not, why? >> 스토리지 자체 캐시 플래시 드라이브가 있다고 들었는데 page cache {wiki} 에 따르면 disk controller 또는 disk array controller 안에 자체 RAM 혹은 NVRAM이 캐싱을 담당한다고 한다.
    • 그래서 첫번째 질문에 답을 하자면, 하드웨어는 인덱싱을 도와준다고 말할 수 있다. 그 하드웨어는 파일과 실제 디스크 위치 (섹터, 페이지)를 매핑한다.
    • 답변: 인덱싱 자체는 SW가 처리한다. ext, fat, ....같은 소프트웨어들이 그것을 처리한다.
  • When to allocate physical block? >> read
  • Any performance optimization for slow storage device? >> multi-level cache 말고 더 있으려나?

• File System overview

  • 
  • Why VFS is required? >> 세상은 넓고 스토리지 디바이스를 만드는 회사는 많고 호환되지 않는 소프트웨어들이 넘쳐 흐르기 때문. 그래서 일반적으로 사용될 프로토콜이 필요해졌다. 레이어를 수직적으로 배치한 덕분에 하드웨어 벤더 명세에 독립적으로 파일을 읽고 쓸 수 있게 되었다.
  • What is buffer cache? And why does it required? >> 오잉? DMA와는 다른건가
  • Problems of using buffer cache
    • 
    • Which data is up-to-date? >> 타이밍에 따라 다르지 않나? 버퍼 기준 읽고 쓸 때의 타이밍을 보면...
      • read before: storage device
      • read after: Buffer
      • write before: Buffer
      • write after: storage device
    • When is the data persisted? >> before read, after write
    • Do you see problems? >> 동시에 하나의 데이터를 접근할 때 문제가 생기겠죠 뭐.
    • Consistency: Atomicity and Durability
    • Crash consistency: ordering: fsync(2)
      • 디스크에 데이터를 쓰는 작업은 순서 트리를 가진다. 각 노드가 의미하는 건 뭐냐?

Protection & Isolation

• protection
  • privileged instruction... HOW?
  • memory protection
  • interrupts
• address translation concept by MMU
  • 두 가지 작업으로 분리가 될 줄은 몰랐는데... 각각 Segmentation 과정과 Paging 과정으로 나뉜다.
  • [?] CSAPP 책에서 다룬 가상메모리는 segmentation 과정이 없다. CPU가 처음부터 가상 메모리를 요청해 오는게 아니었다는 건가?
  • Segment Descriptor (x86)
    • 
  • Page table entry
    • 
• Dual mode OS
• Isolation by protection domain
  • memory isolation: virtual memory address protection, switch virtual address space between process
  • file isolation: file permission system
  • access control method?
    • DAC, MAC 이게머고?
      • 컴퓨터 보안에서 임의 액세스 제어(DAC)는 신뢰할 수 있는 컴퓨터 시스템 평가 기준1에 정의된 액세스 제어의 한 유형으로, 대상 및/또는 대상에 속한 그룹의 신원을 기반으로 대상에 대한 액세스를 제한하는 수단입니다. 특정 액세스 권한을 가진 주체가 다른 주체에게 해당 권한을 (간접적으로) 전달할 수 있다는 점에서 이러한 제어는 재량에 따른 것입니다(필수 액세스 제어에 의해 제한되지 않는 한).
    • authentication of user and system (mutually distrust)
    • protected IPC
      • shared memory
      • pipe

sharing resources

But my machine has only a single CPU and limited memory So, processes must share the resources

• two types of sharing

  • space sharing
    • memory by virtual memory + space reclamation(replacement)
  • time sharing
    • cpu by scheduling

• scheduler 종류와 그 특징

  • FIFO: 가장 먼저 들어온 프로세스 먼저 실행
    • Pro: 구현이 간단함
    • Con: convoy effect 잦은 문맥전환으로 인한 응답지연
  • SJF 또는 SJN
    • Pro: 응답시간에서 탁월함
    • Con: 기아상태
  • Round Robin 시간을 쪼개놓고 공정하게 분배
    • Pro: 공정한 실행으로 높은 응답시간
    • Con: 프로세스가 많아질수록 turnaround time 증가
      • 어떤 결점이 MLFQ를 만들게 됐다? Priority의 차이 (time slice가 길수록 cpu burst time이 긴 작업에 유리, 짧을수록 반응성이 중요한 io작업에 유리.)

• paging

  • 
  • page replacement algorithm!