[시스템 기초] 윈도우 운영체제 구조

[시스템 기초] 윈도우 운영체제 구조

 

1. 윈도우 NT 아키텍처

 - 두 개의 메인 구성요소(User, Kernel)로 설계됨

 - 리소스 자원의 낭비를 줄여 여러 부분으로 쪼개어 설계된 구조

[ 윈도우 NT 아키텍처 ]

 

2. 유저 모드(User mode)

 - 필수 서브시스템(Integral subsystem)과 환경 서브시스템(Environment subsystem)으로 구성되며, Ring 3 모드에서 동작함

 

1) 내부 구조

① 필수 서브시스템(Integral subsystem)

 - 보안, 워크스테이션 서비스, 서버 서비스로 구성되어 있으며, DLL로 구현되어 있다.

  · 보안(Security) : 보안과 관련된 내용들이 존재함

  · 워크스테이션 서비스(Workstation service) : SMB 프로토콜을 사용하며, 원격서버에 대한 클라이언트 네트워크 연결을 만들고 유지한다.

  · 서버 서비스(Server service) : 파일, 인쇄 및 명명된 파이프를 네트워크를 통해 공유할 수 있도록 지원한다.

  * 파이프 : API 함수를 이용하여 파이프를 실행할 수 있으며, 이름있는 파이프(named pipe)는 양방향 통신하며, 이름없는 파이프는 일방향 통신한다. Sysinternals의 tool(pipelist)을 이용하여 pipelist를 확인할 수 있으며, 예전에는 순차적으로 pipelist가 증가하였으나, 악의적인 해킹으로 인해 pipelist를 무작위로 할당되도록 변경되었음

 

② 환경 서브시스템(Environment subsystem)

 - OS/2, WIN32(WIN16도 포함), POSIX 등의 환경에 맞는 어플리케이션을 운용할 수 있도록 지원

 ※ OS/2는 OS/2는 마이크로소프트와 IBM이 초기에 제작한 컴퓨터 운영체제로 현재는 사용하지 않음

 ※ POSIX는 UNIX OS의 공통 API를 정리하여 이식성이 높은 유닉스 응용 프로그램을 목적으로 개발하였으나 현재는
    사용하지 않음

 

3. 커널 모드(Kernel mode)

 - 하드웨어의 접근과 보호된 메모리(커널 메모리) 내에 실행되고 있는 코드와 컴퓨터의 시스템 자원 모두 접근하는 영역

 - 스케쥴링, 메모리 관리, 하드웨어와의 상호 작용 등의 역할 수행

  * 스케쥴링 :  'CPU에서 프로세스를 어떻게 처리할 것인가'를 결정하는 것

 

1) 내부 구조

① 실행부(Executive)

- 모든 사용자 모드 하위 시스템과 상호 작용함

- I/O Manager, Security Reference Monitor, Object Manager, IPC Manager, Virtual Memory Manager(VMM), PnP Manager, Power Manager 로 구성됨

 

  · I/O Manager(입/출력 관리자) : 유저 모드 서브시스템과 상호 작용하는 디바이스를 관리

  · Security Reference Monitor(SRM, 보안 참조 모니터) : 보안 필수 서브시스템의 보안 규칙을 시행하기 위한 주요
   권한을 모니터링

  · Object Manager(객체 관리자) : NT 실행부를 구성하는 모든 시스템에 의해 쓰이는 오브젝트들을 생성, 수정, 삭제 등
을 수행

  · Process Manager(프로세스 매니저) : 프로세스 생성 및 삭제 등의 관리

  · IPC Manager(IPC 관리자) : 서버와 클라이언트 사이의 상호 작용 관리를 담당

  · Virtual Memory Manager(VMM, 가상 메모리 관리자) : 가상 메모리 관리

  · PnP Manager(플러그 앤 플레이 관리자) : 장치 로드 시, Plug & Play 기능 관리

    * Plug & Play : 꽂으면 실행된다는 뜻으로, 컴퓨터 실행 중에 주변 장치를 부착해도 별다른 설정 없이 작동함을 뜻함

  · Power Manager(파워 관리자) : 전원 관련 이벤트 관리를 수행함

  · Window Manager(윈도우 관리자) : 윈도우의 화면을 그리는 역할 수행

  · GDI(Graphics Device Interface) : 폰트 랜더링과 팔레트, 곡선, 직선 등의 라인을 그리는 작업 수행

 

② 마이크로 커널(Micro kernel)

 - HAL과 Executive 사이에서 멀티프로세서 동기화, 충돌 관리, 예외 관리 등의 역할 수행

 - OS 부팅 시 필요한 장치 드라이버를 초기화 하는 등의 역할 수행

 

③ 커널 모드 드라이버(Kernel mode driver)

 - 하드웨어 장치와의 상호 작용을 수행할 수 있도록 중간자 역할

 - 최상위, 중간, 하위 레벨 드라이버로 구분되어 구성

 

④ 하드웨어 추상 계층(HAL, Hardware Abstraction Layer)

 - 물리적 하드웨어와 운영체제의 나머지 부분 사이에 위치

 - 하드웨어의 차이를 숨기고 커널이 실행되는 일관된 플랫폼을 제공 → 하드웨어 차이를 흡수

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