Running programs에 limits를 두지 않는다면 OS는 그저 library에 불과하다.
Recap : Process Creation
1. 프로그램 코드를 memory와 process의 address space에 저장해준다.
2. 프로그램의 run-time stack이 할당된다.
- 스택을 local variables, function parameters, return address를 저장하는 데 사용한다.
- main함수의 argc,argv로 stack을 초기화한다.
3. 프로그램의 heap을 만든다.
- 명시적으로 선언된 동적할당된 데이터를 위해 사용된다.
- malloc과 free가 필요하다.
4. OS가 다른 일을 한다.
- (I/O) setup
5. 프로그램을 실행한다.(main())
- OS가 새로 생성된 process에 CPU권한을 넘긴다.
Problem 1 : Restricted Operation
process에게 많은 권한을 주면 아주 심각한 오류가 날 가능성이 높아진다.
이를 해결하기 위해서 User mode와 Kernel mode로 권한을 부여에 정도를 두었다.
User mode : Applications do not have full access to hardware resources
Kernel mode : The OS has access to the full resources of the machine
System Call
System call은 특정한 부분의 kernel을 user가 사용할 수 있게 허락해준다.
- Accessing the file system
- Creating and destroying processes
- Communicating with other processes
- Allocating more memory
Register systemcall handler at IDT
IDT는 interrupt descriptor table 이다.
syscall_handler()를 읽게 되면 vector table은 interrupt되고 write할 파일의 주소를 가져온다.
Key Concept of System Call
Trap instruction
- privilege level을 kernel mode로 바뀐다.
- kernel stak에 registers 정보를 저장한다.(eip, cs, eflags, esp, ss)
- kernel에 목적지를 둔다.
- 목적지로 간다.
- int 0x30 을 한다.(Pintos일 경우만, 그리고 int는 interrupt를 의미한다)
Return-from-trap instruction
- 다시 user program으로 돌아간다.
What code to run in trap
Sources of trap
- Completion of disk IO
- Keyboard interrupt
- System call
Trap handler : 각각의 interrupt number(trap number)을 돌리기 위한 코드
Trap table
- trap handler의 주소들
- OS는 hardware에게 trap handler의 주소를 준다.
- trap handler의 위치는 privileged instruction이기 때문에 user mode에서는 실행 시킬 수 없다.
Problem 2 : Switching Between Processes
어떻게 OS는 CPU control을 다시 얻을 수 있을까? 두가지 방법이 있다.
A cooperative Approach : Wait for system calls
A Non-Cooperative Approach : The OS takes control
A cooperative Approach
Cooperative Approach란 yield와 같은 system calls를 이용하므로서 Process가 일시적으로 CPU를 포기한다.
OS는 다른 것을 먼저 돌리는 것으로 결정한다.
Application도 illegal 한 instruction이 들어오면 OS에게 CPU사용 권한을 넘긴다.(ex : divide by zero, try to access memory that it shouldn't be able to access)
A Non-Cooperative Approach: OS Takes Control
A timer interrupt
- boot sequence동안 OS는 timer을 킨다
- timer는 거의 매 miliseconds마다 interrupt를 일으킨다
interrupt가 일어나는 경우
- The currently running process is suspended
- Save enough of the state of the process
- A pre-configured interrupt handler in the OS runs
Saving and Restoring Context
Scheduler가 결정을 한다
- 현재 프로세스를 실행 할 지 아니면 다른 것으로 바꿀지 결정한다.
- 다른 것으로 바꾼다면 OS는 context switch를 한다.
Context Switch
현재 process의 몇몇의 register values들을 그것의 kernel stack에 저장한다.
- General purpose registers
- PC
- kernel stack pointer
곧 실행될 process를 그것의 kernel stack에 저장한다
곧 실행될 process의 kernel stack으로 바꾼다.
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