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그림으로 배우는 리눅스 구조

실습하며 배우는 운영체제, 가상 머신 그리고 컨테이너 기본 지식까지 | 파이썬, Go 언어편

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그림으로 배우는 리눅스 구조
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  • 선배가 옆에서 하나하나 알려주듯 친절히 설명해주는

    실습과 그림으로 배우는 리눅스 지식의 모든 것

     

    * Go 언어와 Python, Bash 스크립트 실습 코드 제공

    * 이 도서는 『실습과 그림으로 배우는 리눅스 구조』의 개정판입니다.

     

    리눅스 커널 책의 두께와 깊이에 질려 중간에 포기했던 경험이 있는 엔지니어라면,  『그림으로 배우는 리눅스 구조』로 다시 한번 도전해 보길 추천합니다. 

    이 책은 컴퓨터 시스템을 구성하는 OS나 하드웨어를 직접 동작해 보며 리눅스 개념을 종합적으로 이해할 수 있도록 다양한 실습을 제공합니다. 또한 리눅스가 무엇인지, 리눅스에 포함된 다양한 프로그램에는 어떠한 것이 있는지, 리눅스 프로그램의 필요성 등을 그림으로 친절하게 설명합니다.

     

    Go, Python으로 작성된 실습 코드와 그 실행 결과를 그래프로 나타내어 리눅스의 흐름을 쉽게 파악할 수 있도록 도와줍니다. 프로세스 관리, 메모리 관리뿐만 아니라 디바이스 드라이버를 포함한 장치 접근 방법, 현대 소프트웨어 시스템을 다루는 데 빠질 수 없는 가상화, 컨테이너, cgroup 등의 내용까지 다룹니다. 이 한 권으로 리눅스 지식의 전반적인 내용과 기본 개념부터 파고들어야 비로소 배울 수 있는 심화 내용까지 배울 수 있습니다. 다양한 그림과 실습으로 리눅스 OS의 핵심 개념과 기술을 깊이 있게 배워봅니다. 

     

    책을 통해 OS와 하드웨어에 대한 이해도를 높이고 나면 다음과 같은 일이 가능합니다.

    ● 시스템 운용에 활용

    ● 보다 나은 프로그래밍에 활용 

    ● 본격적인 커널 개발 시작

     

    그림으로 배우는 리눅스 구조_상세이미지(700).jpg

  • [저자] 다케우치 사토루

    2005년부터 2017년까지 후지쯔 주식회사에서 엔터 프라이즈 리눅스, 특히 커널 개발과 지원을 담당하였다. 2017년 사이보우즈 주식회사 기술 고문에 취임해서 2018년부터 cybozu.com의 새로운 인프라 저장소 개발을 담당하고 있다.

     

    [역자] 서수환

    일본에서 IT 시스템을 설계, 개발하는 엔지니어입니다. 귀찮은 일이 생기면 대신해줄 무언가를 찾다가 없으면 만드는 것이 취미입니다. 또 뭐하며 놀까에 대해 늘 고민하고 있습니다.

     

     

  • CHAPTER 0 시작하면서

     

    CHAPTER 1 리눅스 개요

    1.1 프로그램 및 프로세스

    1.2 커널

    1.3 시스템 콜

    _시스템 콜 호출 확인해 보기

    _시스템 콜을 처리하는 시간 비율

    Column 모니터링, 경고 알림 및 대시 보드

    _시스템 콜 소요 시간 

    1.4 라이브러리

    _표준 C 라이브러리

    _시스템 콜 래퍼 함수

    _정적 라이브러리와 공유 라이브러리

    Column 정적 링크가 돌아왔다

     

    CHAPTER 2 프로세스 관리(기초편)

    2.1 프로세스 생성

    _같은 프로세스를 두 개로 분열시키는 fork() 함수

    _다른 프로그램을 기동하는 execve() 함수

    _ASLR로 보안 강화

    2.2 프로세스의 부모 자식 관계

    Column fork() 함수와 execve() 함수 이외의 프로세스 생성 방법

    2.3 프로세스 상태

    2.4 프로세스 종료

    2.5 좀비 프로세스와 고아 프로세스

    2.6 시그널

    Column 반드시 죽이는 SIGKILL 시그널과 절대로 죽지 않는 프로세스 

    2.7 셸 작업 관리 구현

    _세션

    _프로세스 그룹

    2.8 데몬

     

    CHAPTER 3 프로세스 스케줄러

    3.1 기본 지식: 경과 시간과 사용 시간

    3.2 논리 CPU 하나만 사용하는 경우

    3.3 논리 CPU 여러 개를 사용하는 경우

    3.4 real보다 user+sys가 커지는 경우

    3.5 타임 슬라이스

    Column 타임 슬라이스 구조 

    3.6 컨텍스트 스위치

    3.7 처리 성능

    3.8 프로그램 병렬 실행의 중요성

     

    CHAPTER 4 메모리 관리 시스템

    4.1 메모리 관련 정보 수집하기

    _used

    _buff/cache

    _sar 명령어를 사용해서 메모리 관련 정보를 수집하기

    4.2 메모리 재활용 처리

    _프로세스 삭제와 메모리 강제 해제

    4.3 가상 메모리

    _가상 메모리가 없을 때 생기는 문제점

    _가상 메모리 기능

    _가상 메모리로 문제 해결하기 

    4.4 프로세스에 새로운 메모리 할당

    _메모리 영역 할당: mmap () 시스템 콜

    Column Meltdown 취약점의 공포

    _메모리 할당: Demand paging

    Column 프로그래밍 언어 번역기와 메모리 관리

    4.5 페이지 테이블 계층화

    _Huge Page

    _Transparent Huge Page(THP)

     

    CHAPTER 5 프로세스 관리(응용편)

    5.1 빠른 프로세스 작성 처리

    _fork() 함수 고속화: 카피 온 라이트

    _execve() 함수의 고속화: Demand paging

    5.2 프로세스 통신

    _공유 메모리

    _시그널

    _파이프

    _소켓

    5.3 배타적 제어

    5.4 돌고 도는 배타적 제어 

    5.5 멀티 프로세스 및 멀티 스레드

    Column 커널 스레드와 사용자 스레드

     

    CHAPTER 6 장치 접근

    6.1 디바이스 파일

    _캐릭터 장치

    _블록 장치

    Column 루프 장치

    6.2 디바이스 드라이버 

    _메모리 맵 입출력(MMIO)

    _폴링

    _인터럽트

    Column 일부러 폴링을 사용하는 경우

    6.3 디바이스 파일명은 바뀌기 마련

     

    CHAPTER 7 파일 시스템 

    7.1 파일 접근 방법

    7.2 메모리 맵 파일

    7.3 일반적인 파일 시스템

    7.4 쿼터(용량 제한) 

    7.5 파일 시스템 정합성 유지

    _저널링을 사용한 오류 방지

    _카피 온 라이트로 오류 방지

    _뭐니 뭐니 해도 백업

    7.6 Btrfs에서 제공하는 파일 시스템의 고급 기능

    _스냅샷

    _멀티 볼륨

    Column 어떤 파일 시스템을 사용하면 좋은가?

    7.7 데이터 손상 감지와 복구

    7.8 기타 파일 시스템

    _메모리 기반의 파일 시스템

    _네트워크 파일 시스템

    _procfs

    _sysfs

     

    CHAPTER 8 메모리 계층

    8.1 캐시 메모리

    _참조의 지역성

    _계층형 캐시 메모리

    _캐시 메모리 접근 속도 측정

    Simultaneous Multi Threading (SMT)

    Column 변환 색인 버퍼(Translation Lookaside Buffer)

    8.2 페이지 캐시

    _페이지 캐시 효과

    8.3 버퍼 캐시

    8.4 쓰기 타이밍

    8.5 직접 입출력

    8.6 스왑

    8.7 통계 정보

     

    CHAPTER 9 블록 계층

    9.1 하드 디스크의 특징

    9.2 블록 계층의 기본 기능

    9.3 블록 장치의 성능 지표 및 측정 방법

    _하나의 프로세스만 입출력을 호출하는 경우

    _여러 프로세스가 병렬로 입출력을 호출하는 경우 

    Column 추측하지 말고, 측정해라

    _성능 측정 도구: fio

    9.4 블록 계층이 하드 디스크 성능에 주는 영향

    _패턴 A 측정 결과

    _패턴 B 측정 결과

    Column 무엇을 위한 성능 측정인가

    _기술 혁신과 관련된 블록 계층의 변화

    9.5 블록 계층이 NVMe SSD의 성능에 미치는 영향

    _패턴 A 측정 결과

    _패턴 B 측정 결과

    Column 실제 성능 측정

     

    CHAPTER 10 가상화 기능

    10.1 가상화 기능이란 무엇인가

    10.2 가상화 소프트웨어

    10.3 이 장에서 사용하는 가상화 소프트웨어

    Column 중첩 가상화

    10.4 가상화를 지원하는 CPU 기능

    _QEMU+KVM 조합

    Column CPU 가상화 기능이 없는 경우의 가상화 

    10.5 가상 머신은 호스트 OS에서 어떻게 보이는가?

    _호스트 OS에서 본 게스트 OS

    _여러 머신을 실행하는 경우

    Column IaaS의 오토스케일 메커니즘

    10.6 가상화 환경의 프로세스 스케줄링

    _물리 기기에서 프로세스가 동작하는 경우

    _통계 정보

    10.7 가상 머신 및 메모리 관리

    _가상 머신이 사용하는 메모리

    10.8 가상 머신과 저장 장치

    _가상 머신과 저장소 입출력

    _저장 장치 쓰기와 페이지 캐시

    _반가상화 장치와 virtio_blk

    Column 호스트 OS와 게스트 OS의 저장소 입출력 성능 역전 현상

    10.9 virtio_blk 구조

    Column PCI 패스스루

     

    CHAPTER 11 컨테이너 

    11.1 가상 머신과 차이점

    11.2 컨테이너 종류

    11.3 네임스페이스

    _프로세스ID 네임스페이스

    _컨테이너 정체

    11.4 보안 위험성

     

    CHAPTER 12 cgroup

    12.1 cgroup으로 제어 가능한 자원

    12.2 사용 예: CPU 사용 시간 제어

    Column cgroup 기능이 리눅스 커널에 포함된 과정

    12.3 응용 예

    Column cgroup v2

     

    CHAPTER 13 이 책에서 배우는 내용과 활용법

  • 클라우드, 빅데이터, 인공지능 등 빠르게 발전하는 기술의 근간에는 튼튼한 기본기가 필수적입니다. 

    기술 발전의 토대인 리눅스의 깊은 이해는 최신 기술 트렌드를 익히는 데도 필수적인 밑바탕을 제공합니다. 

     

    리눅스는 백엔드 개발자와 데이터 분석가에게 꼭 필요한 OS입니다. 리눅스의 핵심인 커널에 대한 이해는 무시할 수 없는 중요한 부분입니다. 커널은 리눅스 시스템의 모든 기능과 동작의 핵심이며, 이에 대한 지식은 매우 중요합니다.  

     

    『그림으로 배우는 리눅스 구조』는 『실습과 그림으로 배우는 리눅스 구조』의 최신 개정판으로, 

    컴퓨터 시스템을 구성하는 OS나 하드웨어를 직접 실습해 보며 동작 원리를 익힐 수 있는 책입니다.  다양한 그림을 제공해 리눅스와 커널, 하드웨어가 상위 계층과 직접 연결된 부분을 이해할 수 있도록 구성했습니다. 또한, Go, Python으로 작성된 실습 코드와 친절한 주석 설명을 담고 있으며, 가상화, 컨테이너, cgroup과 같은 내용도 다룹니다. 이외에도 깊이 있는 내용을 Column으로 제공하여 리눅스 기본 지식뿐만 아니라 다양한 인사이트를 얻을 수 있도록 구성하였습니다.

    • 안​녕하세요 원라이트 입니다. 오늘은 그림으로 배우는 리눅스 구조에 대해서 책을 보려고 합니다. 리눅스는 컴퓨터의 운영체제의 하나 입니다. 윈도우와 MAC과 같은 운영체제로서 단순하기 때문에 서버에서 많이 사용하는 운영체제 입니다. 윈도우처럼 UI/UX를 제공하지 않는 다는 단점이 있지만 그만큼 가볍고 많은곳에서 사용을 하고 있습니다.


       


      저자 타케우치 사토루는 2005년부터 후지쯔 주식회사에서 근무하면서 엔터프라이즈 리눅스 커널개발을 한 전문가입니다. 후지쯔는 우리나라에도 들어와있는 회사로서 유명한 회사입니다. 현재는 사이보이즈 주식회사에서 고문을 하고 있습니다. 그림으로 배우는 리눅스는 그만큼 리눅스에 익숙하고 잘 활용한 사람이 지어기 때문에 더욱 이해가 쉽습니다.


       


      리눅스는 실제로 ㅅ개발을 하면서 쓰이고 명령어를 통하여 안으로 들어가면서 폴더를 생성하고 만들고 또 구성요소를 만듭니다 보통은 CMD창에서 하기 때문에 익숙하지 않은 단점이 있습니다. 그런데 리눅스의 관련서적들을 보면 보통 명령어를 적혀져있고 사용법만 들어져 있습니다.


       


      그림으로 배우는 리눅스 구조는 리눅스의 기본 개념부터 원리까지 자세히 설명을 하면서 들어갑니다. 이렇게 되면 장점이 바로 이해하면서 사용하기 때문에 보다 확실히 사용을 할 수가 있습니다. 리눅스의 개요를 시작으로 프로세스 관리, 스케줄러, 메모리 관리시스템을 처음에 배우게 됩니다.


       


      그리고 나서 리눅스에서 배울수 있는 프로세스 관리와 파일시스템에 대해서 자세히 배울 수가 있습니다. 그후 메모리계층과 다양한 컨테이너를 배우면서 리눅스의 개념을 배울 수가 있습니다. 리눅스의 구조를 이해하는데 중점을 둔 책으로서 확실히 이책을 본다면 확실히 많은것을 깨닫고 알수가 있습니다. 


       



       


       


       


       


      리눅스에서 자주 사용되는 용어의 뜻을 무엇일까라는 고민을 많이 해본적이 있다. 프로그램은 자체적을 영어이기때문에 영어가 기본적이고 이를 함축적으로 사용되는 경우가 많습니다. 커널부터 시작하여 프로세스와 우리가 아는 저장장치의 어떻게 구성이되고 만들어지는지 알 수 가 있습니다. 명령 A와 명령B를 통하여 어떻게 되는지 알수가 있습니다. 


       


      라이브러리는 개발을 하면서 늘 나오는 용어 입니다. 라이브러리는 어떠한 프로그램을 정해진 라이브러리를 통하여 쉽게 구현할 수 있게 해주는것이라고 할 수가 있습니다. 라이브러리를 제공하다면 어렵지 않게 구현이 됩니다.


       


      프로세스와 사용자모드 그리고 커널모드의 각각 할당된 객제치향을 이용하여 구현을 하면 손쉽게 배울 수가 있습니다. 그리고 리눅스를 하면서 메모리가 어떻게 줄어들고 사용하는지 알 수가 있습니다. 


       


      그리고 마지막장에서는 지금까지 배우는 리눅스를 직접 실습을 할 수 있도록 되어 있습니다. 자세한 설명으로 앞장에서 배웠다면 이제 그러한 이론들이 실제로 어떻게 적용되는지를 알 수가 있습니다. 실제로 실습까지 화면서 이렇게 완벽히 구현을 할 수가 있습니다. 리눅스의 대하여 배우고 싶다면 그림으로 배우는 리눅스구조를 추천합니다.


       


      #그림으로배우는리눅스구조 #타케우치사토리 #리눅스 


       


      #우분투 #한빛미디어 #커널 #OS #컨테이너

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      이 책은 리눅스 운영체제에 대한 기본 개념과 구조를 시각적으로 설명합니다. 그림을 활용하여 복잡한 주제를 이해하기 쉽게 전달하고, 초보자부터 경험자까지 다양한 독자들을 위한 정보를 제공합니다. 예전에 정보처리산업기사 자격증 시험을 공부할 때 '운영체제는 공평한 자원 분배를 통해 하나의 프로세스가 시스템을 독점하는 것을 방지한다.'라고만 알 수 있었는데, 이 책에서는 그 과정을 시각적으로 보여주어 이해하기 쉬웠습니다. 그림이 있다면 설명이 부족할 수도 있다고 생각할 수 있지만, 충분한 글로 된 설명을 통해 부담감 없이 읽을 수 있었던 책이었습니다.



      글과 그림을 통해, 리눅스의 기본 구성 요소와 핵심 개념을 체계적으로 알 수 있었습니다. 리눅스의 꽃이라고 할 수 있는 리눅스 커널, 파일 시스템, 프로세스 관리, 사용자 권한, 네트워크 구성, 가상화 기능 등 다채로운 내용에 비해 부담 없이 알아갈 수 있었던 책이었습니다.












    • 컴퓨터를 공부하면서 놓치고 넘어갈 수 없는 부분이 바로 리눅스이다. 비록 겉으로 보면 너무 어려워서 최대한 회피하고 모르는 채로 살고 싶긴 하지만... 나 같은 서버 쪽 사람들은 반드시 다시 돌아오게 된다. 현존하는 대부분의 서버가 리눅스 구조를 사용하기 때문이다.



      미루고 미루고 미루다가 결국 다다른 막다른 길, 이제는 리눅스를 배워야겠다 싶어 검색을 하면 다시 하기 싫어진다. 어렵거든. 그럴 때 이 책이 큰 도움을 줄 수 있을 것이다. 이 복잡하고 어려운 리눅스 구조를 아주 잘게 나누고 쉬운 언어로 녹여서 차례대로 알려준다.



      이 책은 리눅스 개요부터 시작하여 프로세스 기초, 스케줄러, 메모리 관리, 프로세스 관리, 파일 시스템, 메모리 계층 등 리눅스 전반의 구조를 순서대로 가르쳐 준다. "써있다"가 아니라 "가르쳐준다". 매우 풍부한 그림과 도표, 그리고 실습에 필요한 코드가 친절하게 쓰여 있는 것을 보면 거의 옆에서 붙잡고 가르쳐 주는 것 같은 느낌을 준다.


      물론 그래도 리눅스는 어렵더라. 그렇지만 이 책이 있어서 포기하지 않고 꽤 많은 리눅스 지식을 얻게 된 것 같다. 특히 마지막에 가상화 기능과 컨테이너를 공부하다 보면 현업에서 모르고 사용했던 구조와 명령어를 이해할 수 있었다. 서버 개발 입문자들이나 리눅스 공부를 미루던 현업 개발자에게 큰 도움이 되는 책이다.





      한빛미디어 <나는 리뷰어다> 활동을 위해서 책을 제공받아 작성된 서평입니다.







    • 리눅스에 대한 깊은 이해를 위한 가이드로서, '그림으로 배우는 리눅스 구조'의 복잡성과 도전성을 공유하고자 한다. IT 시스템과 소프트웨어의 기본 운영 체제로서 널리 사용되는 Linux에 대한 지식을 보다 심도 있게 제공하는 이 책은, Linux의 전반적인 구조와 그 작동 원리를 다룬다. 프로세스 관리부터 메모리 관리, 파일 시스템까지, Linux OS와 하드웨어의 복잡성을 풍부하고 직관적인 그림과 함께 설명한다.





      이 책에서 가장 인상적인 것은 저자가 복잡한 내용을 직관적인 그림과 도표로 전달한다는 것이다. '그림으로 배우는 리눅스 구조'라는 제목처럼, 타케우치 사토루 저자는 학습자가 어려움 없이 내용을 파악할 수 있게 하는 데 주력하였다. 칼라 일러스트라서 더욱 눈길이 가며, 각 장마다 요약 부분이 있어서 전체적인 내용을 빠르게 복습하는 것도 가능하다.


       


      하지만 이 책은 초심자에게 맞추어진 책은 아니다. 이미 어느 정도 경험이 있는 개발자나 엔지니어들에게 OS와 하드웨어의 작동 원리를 깊이 이해하는 것에 큰 도움을 줄 수 있다.


       


      이 책은 C 언어에서 Go 언어와 Python으로 업데이트된 코드 예시를 통해 학습자가 실질적인 이해를 할 수 있게 돕고 있다. 코드 예시가 Shell Script, Python, Go 등 여러 언어로 작성되었다면 초기에 조금 혼란스러울 수 있지만, 각각의 코드를 실행하면서 그 결과를 확인함으로써 Linux의 동작 원리에 대한 깊은 이해를 얻을 수 있다.





      그러나, '그림으로 배우는 리눅스 구조'라는 책이 초보자에게 완벽하게 맞지 않다. 일부 독자들은 Linux 시스템 전체에 대한 설명이 부족하다고 느껴질 수 있다. 특정 컴포넌트들의 설명이 기존 지식을 가정하는 것 같아서, 완전한 초보자나 이론적인 배경 지식 없이 이 책만으로 Linux를 완벽하게 이해하기는 어려울 수 있다.