커널?
커널은 왜 알아야 할까?
커널은 하드웨어와 소프트웨어 간의 모든 상호작용을
관리하는 중추적인 역할을 한다.
우리가 작성하는 프로그램은 결국 커널의 도움을 받아 자원을 할당받고,
파일 입출력, 네트워크 통신, 메모리 관리 같은 핵심 기능을 수행한다.그렇기에 개발자는 커널이 어떻게 동작하고,
자원을 관리하며, 시스템 요청을 처리하는지를 이해해야 한다.
이는 성능 최적화와 안정적인 시스템 설계에 필수적이며,
특히 서버 개발이나 고성능 애플리케이션 구현에 있어 강력한 무기가 된다.결국 커널을 이해하는 것은 시스템 전반을 깊이 이해하고
제어할 수 있는 개발자로 성장하는 지름길이다.
커널
커널은 운영체제의 핵심 부분으로, 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 연결해주는 역할을 한다. 쉽게 말해, 커널은 하드웨어 자원을 효율적으로 관리하면서 응용 프로그램들이 하드웨어를 사용할 수 있도록 중재자 역할을 한다.
커널의 역할
- 프로세스 관리
컴퓨터에서 여러 프로그램이 동시에 실행될 때, CPU와 메모리를 적절히 분배해 충돌 없이 실행되도록 돕는다. 예를 들어, 인터넷 브라우저와 음악 플레이어를 동시에 실행하면 커널이 CPU 시간과 메모리를 각 프로그램에 나눠줘서 두 프로그램이 원활히 실행되도록 한다. - 메모리 관리
프로그램이 실행될 때 필요한 메모리를 할당하고, 사용이 끝난 메모리는 회수한다. 만약 메모리가 부족하면 커널이 가상 메모리를 사용해서 부족한 부분을 채운다. - 파일 시스템 관리
파일을 저장하거나 읽는 작업을 처리한다. USB를 연결했을 때 데이터를 읽을 수 있는 것도 커널이 디스크의 파일 시스템을 관리하기 때문이다. - 디바이스 드라이버 관리
키보드, 마우스, 프린터 같은 하드웨어 장치와 운영체제가 소통할 수 있도록 드라이버를 관리한다. 그래픽 드라이버 같은 경우도 GPU와 소프트웨어 간의 소통을 돕는 역할을 하는데, 커널이 이 드라이버와 하드웨어 자원을 관리한다. - 네트워크 관리
인터넷을 사용할 때 데이터를 주고받는 과정도 커널이 처리한다. 데이터 패킷을 관리하고 네트워크 장치와 소통하면서 웹사이트 접속 같은 네트워크 작업이 가능하도록 한다.
커널은 어떻게 동작할까?
커널은 운영체제와 하드웨어 사이에서 동작한다. 사용자가 키보드를 입력하거나 프로그램을 실행하면 그 요청은 운영체제를 통해 커널로 전달된다. 커널은 요청에 맞게 하드웨어를 제어하고, 결과를 다시 운영체제와 프로그램에 전달한다.
여기서 중요한 점은 커널은 사용자가 직접적으로 접근하거나 사용하는 영역이 아니라는 것. 사용자는 운영체제의 인터페이스를 통해 간접적으로 커널의 기능을 이용한다.
커널과 드라이버의 관계
그래픽 드라이버 같은 드라이버는 커널과 밀접하게 작동하는 소프트웨어다. 드라이버는 특정 하드웨어(GPU, 프린터 등)가 소프트웨어와 소통할 수 있게 도와주는 역할을 한다. 커널은 이 드라이버를 통해 하드웨어를 제어하고, 필요한 자원을 효율적으로 배분한다. 따라서 드라이버는 커널 자체는 아니지만 커널의 중요한 구성 요소로 볼 수 있다.
한 줄로 정리
커널은 운영체제의 심장 같은 존재로, 하드웨어와 소프트웨어를 연결하고, 자원을 효율적으로 관리하며, 모든 시스템이 안정적으로 동작하도록 돕는다. 커널 덕분에 우리가 사용하는 프로그램과 하드웨어가 조화롭게 작동할 수 있는 것이다.''
- 커널이 소프트웨어와 하드웨어의 다리역할을 한다고 했는데 구체적으로 어떻게?
응용소프트웨어는 하드웨어에 직접적으로 접근할 수 없기 때문에 System Call(시스템호출) 을 통해서 커널에게 장치접근 및 사용을 요청하고 커널은 I/O 명령과 인터럽트를 통해 커널과 하드웨어의 소통이 이어진다.
그 이후 결과를 시그널로 응용소프트웨어로 전달한다.