대엉코딩

0. 스케줄링의 목적

- CPU나 자원을 효율적으로 사용하기 위함

- 멀티 프로그래밍에서 CPU 효율을 극대화 하기 위함

1. 스케줄러 종류

- 장기 스케줄러 ( Long Term )

- 단기 스케줄러 ( Short Term )

- 중기 스케줄러 ( Medium Term )

2. 장기 스케줄러 

- 디스크와 메모리 사이의 스케줄링을 관리

- 디스크에 비해 메모리 크기는 한정되어 있음으로 수행해야할 일(pool)에서 선택적으로 프로세스에 메모리를 할당하여

  Ready Queue로 보내는 역할

- 즉, 실행을 위해 메모리에 적재한다.

- I/O가 자주 필요한 프로세스들은 I/O 시간이 오래 걸리므로 이러한 프로세스들만 많이 올라가면 CPU가 비효율적으로

  사용됨

- CPU 사용이 많은 프로세스들만 올라가면 사용자는 불편함을 느낄 수 있음

- 적절히 섞어서 올려주는 것이 장기 스케줄러의 역할

3. 단기 스케줄러

- 메모리와 CPU사이의 스케줄링을 관리

- Ready Queue에서 어떤 프로세스를 Running 할 지 결정

- 10개의 프로세스가 장기 스케줄러에 의해 Ready Queue로 올라왔다고 가정하자

- CPU는 이 중 하나의 프로세스를 선택해서 실행해야 하는데 그것을 스케줄링 해주는 것이 단기 스케줄러

  (CPU 스케줄러라고도한다.)

- CPU 자원을 효율적으로 사용하기 위함이다.

- 사용자에게 여러개의 프로세스를 동시실행되고 있는 것 처럼 보이게 하기위해 아주 짧은 시간으로 쪼개서 스케줄링

- 또는 A프로세스를 실행하다가 I/O를 해야하면 이를 기다리는 시간동안 B프로세스를 올려서 작업한다.

- 매우 짧은 시간단위로 수행되므로 단기 스케줄러라고 한다.

4. 중기 스케줄러

- 너무 많은 프로세스가 메모리에 올라와있을 경우 이를 다시 디스크로 보낸다.

- CPU를 사용하려는 프로세스들 사이에서 중재하여 일시 보류, 재활성화를 수행한다. (swapper라고도 한다.)

- 일정시간 이상 CPU에서 수행되지 않았거나, 우선순위를 기준으로 판단하여 내려보낸다.

1. HTTP란?

- Hypert Text Transfer Protocol

- 80번 포트 사용

- 서버/클라이언트 모델을 따라 데이터를 주고받기 위한 프로토콜

- 암호화되지 않은 평문 데이터를 전송하는 프로토콜

- Application 레벨의 프로토콜이고, TCP/IP 위에서 작동

- Stateless 프로토콜

2. HTTPS란?

- Hyper Text Transfer Protocol Secure

- 443번 포트 사용

- 데이터 암호화가 추가된 프로토콜

- 공개키 암호화방식 사용

   (간단하게 말씀드리면 공개키 암호화방식에서는 공개키로 암호화, 개인키로 복호화는 암호화/복호화로 사용되고

     개인키로 암호화, 공개키로 복호화 하는 과정을 통해 자신이 작성한? 것임을 서명하는 용도로 사용)

- 통신과정

1) P기업은 HTTPS를 적용하기 위해 공개키/개인키를 발급한다.

2) CA(Certificate authority) 기업에 돈을 내고 공개키를 저장하는 인증서 발급을 요청(CA는 엄격하게 인증된 기업)

3) CA기업은 P기업의공개키 를 포함한 정보들을 기반으로 인증서를 생성하고, 이를 CA기업의 개인키로 암호화하여 P기업에 제공

4) P기업은 클라이언트(고객)에게 이 암호화된 인증서를 제공한다.

5) 브라우저는 CA기업의 공개키를 가지고 암호화된 인증서를 복호화한다. (브라우저는 인증된 CA기업의 공개키를 가지고 있음)

6) 5의과정을 통해 P기업의 공개키를 알게되었다.

7) P기업의 공개키로 데이터를 암호화해서 요청을 보낸다. (P기업의 개인키는 P기업만 알고있으므로 P기업만 요청을 확인가능하다., 중간에 제 3자는 이 암호화된 요청을 볼 수 없다.)

3. HTTP와 HTTPS의 장단점,활용

- HTTP는 보안에 취약, HTTPS는 안전하게 데이터를 주고 받을 수 있다.

- HTTPS는 암호화/복호화의 추가과정 때문에 시간이 더 소요된다고 하지만  요즘은 체감할 정도로 심하진 않다.

- CA기업 인증서 발급을 위한 추가비용 소모된다(HTTPS).

- 거의 대부분 HTTPS를 쓴다. 구글등의 검색포털에서 이를 권장하고 노출도 증가등의 이점이 있다

1. 멀티 프로세스

- 각각의 프로세스들은 독립적이므로, 하나의 프로세스가 죽더라도 다른 프로세스에는 영향을 끼치지 않는다.

- 하지만 멀티 스레드에 비해 더 많은 메모리공간과 컨텍스트 스위치로 인한 시간을 많이 차지한다.

- 여러개의 프로세스가 필요한 작업을 하나의 프로세스내의 여러개의 스레드로 나눠 수행하면 메모리 공간과 시스템 자 원소모, 실행시간을 줄일 수 있다.

2. 멀티스레드

- 멀티프로세스에 비해 적은 메모리공간 차지, 컨텍스트 스위치가 빠름

- 하나의 스레드에 문제가 발생하면, 다른 스레드들도 영향을 받을 수 있다.

- 스레드간의 통신은 별도의 자원을 이용하지 않고, 전역변수나 힙 영역을 이용해서 데이터를 주고 받을 수 있다

   ( 스택은 각각 가지지만, 힙 공간은 공유함)

- 이 점은 문제가 되기도 한다.... 멀티 프로세스는 프로세스간 공유하는 자원이 없으므로 동일한 자원에 동시에 접근하지 않지만, 멀티 스레드는 서로 다른 스레드가 데이터와 힙 영역을 공유하기 때문에 잘못 수정하거나, 예상치 못한 값으로 수정되는 경우가 발생할 수 있어서 동기화 작업이 필요하다.

- 작업 순서와 공유자원 처리에 대해 신경써야 한다. 이 과정에서 병목현상으로 인한 성능 저하가 나타날 수 있다. 

"유닉스에서 모든 것은 파일이다" - 유닉스프로그래밍 수강하면서 기억나는 말... ㅋㅋㅋ

리눅스를 찬찬히 공부하며 다시 정리해봅니다

1. 리눅스 디렉토리 구조

- linux file system hierarchy standard가 존재.

- 제일 상단에 root filesystem(/)가 있는 트리구조.

2. 디렉토리 종류 및 역할

- /(root) : 최상위 디렉토리

- /bin (/usr/bin) : 리눅스 기본 명령어

- /sbin (/usr/sbin) : 리눅스 시스템 관리용 명령어

- /usr : 애플리케이션, 유틸리티 설치 디렉토리

- /etc : 시스템 설정파일

- /var : 비교적 변동이 잦은 파일 ( /var/log- 로그파일 존재 )

- /tmp : 임시디렉토리

- /proc : 메모리에서 동작중인 프로세스들 정보를 확인

- /sys : 시스템 하드웨어 정보나 가상 파일 시스템들

- /root : 시스템 최고 관리자인 root 사용자의 홈 디렉토리

- /home : 일반 사용자들의 홈 디렉토리 ( ubuntu가 보통 여기 존재 /home/ubuntu 익숙.....)

- /dev : 하드웨어 장치 파일

- /lib : 라이브러리

3. 기본적인 리눅스 명령어

- pwd : 현재 작업중인 디렉토리 [present working directory]

- cd : 디렉토리 이동 [change directory]

- ls : 위치한 디렉토리의 파일목록 표시 

- mkdir : 디렉토리 생성

- cp : 파일을 복사

- mv : 파일을 이동

- rm : 파일을 제거

- cat : 파일의 내용을 화면에 출력하거나 파일을 만드는 명령어 [ concatenate ]

- chmod : 권한 변경 (rwxrwxrwx)  

- touch : 파일이나 디렉토리의 최근 업데이트 일자를 현재시간으로 변경

- find : 특정 파일이나 디렉토리를 검색한다. [ find 경로  -name 파일명 ]

0. HTTP의 특징

- 쿠키와 세션의 필요성을 알아보기 위해

   HTTP 프로토콜의 특징을 먼저 간단하게 파악해보겠습니다.

  0-1. Connectionless 프로토콜 (비연결지향)

     - 클라이언트가 요청(Request) 을 보내고, 서버가 응답(Response) 을 보낸 후 연결을 유지하지 않고 끊는 방식이다.

  0-2. Stateless 프로토콜 (상태정보 유지 안함)

     - 클라이언트의 상태 정보를 저장하지 않는 서버 처리 방식이다.

     - 그러나, 사용자의 편의를 고려하면 데이터 유지가 필요하다.

     - 로그인 상태 유지, 장바구니 내역 등 필요한 경우가 있다.

       ( stateful하게 사용해야할 때 쿠키와 세션을 사용한다. ) - 정보유지

- 이는 서버의 자원을 절약하기 위한 설정이라고 보면 되겠습니다. ( 비연결성 + 비상태성 )

1. 쿠키 와 세션

- 우선 표를 먼저 확인해보자

2. 쿠키( Cookie )

- 서버를 통해 인터넷 사용자의 컴퓨터에 설치되는 작은 기록 정보 파일

- 웹 사이트에 접속할 때 생성되는 정보를 담은 파일 ( 임시 파일 )

- 쿠키는 서버가 사용자의 웹 브라우저에 저장하는 데이터이다. ( 클라이언트 측에 저장 )

- 소프트웨어는 아니다. 단지 (key/value) 쌍의 string 형태이다. + ( 만료일, 경로 )

- 브라우저 간의 공유는 되지 않는다 ( 당연한가 )

- 아이디 저장 , 장바구니, " 더 이상 보지 않기"

- 저장 용량의 한계가 있다. ( 4KB, 총 300개, 도메인당 20개 )

- Session Cookie ( 브라우저 종료시 쿠키 삭제 ), Persistent Cookie ( 장기간, 브라우조 종료와 관계 x )

  Secure Cookie (HTTPS에서 사용, 쿠키 정보가 암호화되어 전송) 등 여러가지 종료가 있다.

  2.1 사용목적

    - 세션관리 ( 아이디, 장바구니 등 ) : 서버가 알아야할 정보들을 저장해놓는다.

    - 개인화 : 사용자마다 다르게 정보를 제공할 수 있다.

    - 트래킹 : 사용자의 행동을 기록하고 분석한다.

  2.2 단점

    - 쿠키에 대한 정보를 헤더에 매번 담아보내야하므로, 오버헤드가 발생한다.

    - 쿠키의 정보가 유출되는 보안에 취약한 문제점이 있다. (클라이언트 측에 저장되므로)

    - 쿠키를 거부하도록 설정할 수 있지만, 사용에 있어 불편함을 느낄 수 있다.

3. 세션( Session )

 - 쿠키 기반이며, 동작원리도 비슷합니다.

 - 클라이언트가 요청을 보내면, 서버는 헤더를 보고 session-id를 보냈는지 확인한다.

 - 존재하지 않으면, 서버는 세션 ID를 생성해 클라이언트에게 돌려주고, 클라이언트는 이를 사용해 서버에 저장한다.

 - 세션 ID가 1개씩 생성되어 웹 컨테이너에 저장된다.

 - 클라이언트 측이 아닌 서버측에 저장한다.

 - 이로인해, 많은 요청이 일어날 경우 서버에 과부화를 줄 수 있습니다.

 - 서버리소스를 초과하지 않는 함 상대적으로 용량의 한계가 없는 편

 - 서버 측에 저장하기 때문에 보안적인 측면에서 유리하다. (서버 측에서 관리)

 3.1 사용목적

    - 쿠키와 크게 다르지 않다.

 3.2 단점

    - 서버에 과부화를 줄 수 있다.

    - 쿠키보다 속도가 느리다. 서버에서 추가적인 처리가 필요하기 때문

4. 쿠키와 세션의 차이점

  - 가장 큰 차이점은 저장위치 ( 클라이언트(쿠키), 서버(세션) )

  - 그에 따른 보안과 속도의 차이 ( 위의 표에 적혀 있음 )

  - 라이프 사이클 (만료기간) 관점에서 쿠키는 만료기간 설정에 따라 넉넉하게 잡으면 오래 유지가 가능하다.

     반면 세션은 만료시간을 정해두어도 브라우저가 종료되면 만료시간에 상관없이 삭제된다.

  - 보안과 성능의 관점에서 저장할 정보들을 보고 적절하게 두가지를 잘 사용할 필요가 있겠습니다.

0. OSI 7계층 ? 왜 ?

- OSI 계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 나눈 것을 말한다.

- 7계층으로 불리기도 하고, 5,6 계층을 제외하고 통상 OSI 5 계층이라고 불리기도 한다.

- 계층을 나눔으로써, 통신상의 오류가 발생했을 때 문제의 범위, 규모, 증상 등을 보고 

  비교적 빠르고, 쉽게 문제점을 찾아낼 수 있다. (독립적인 역할)

- 물론 이해를 편하게 해주기도 한다.

- 즉 OSI 모델은 프로토콜을 기능별로 나눈 것이다. 

- 각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에게 기능을 제공한다.

- 일반적으로 하위 계층들은 하드웨어로, 상위 계층들은 소프트웨어로 구성된다.

1. 물리 계층 ( Physical Layer )

- 전기적, 기계적인 특성을 이용해서 데이터를 통신 케이블을 통해 전송한다.

- 비트 단위 통신을 하며, 즉 0과 1의 상태이다.

- 전기적인 신호를 주고 받는 계층

- 대표 장비: 통신케이블, 허브, 리피터 ...

2. 데이터 링크 계층 ( DataLink Layer )

- 제가 네트워크시간에 배웠을 때는 Link Layer로 불렀는데 책마다 약간씩 차이는 있는 것 같습니다.

- 첫번째 계층 ( 물리 계층 )에서 송수신 되는 정보를 관리하여 정보 전달 수행을 도와준다.

- 통신상의 오류를 찾아주기도 하고, 재전송을 해주기도 한다.

- MAC 주소를 이용해서 통신을 한다. ( 전송단위는 Frame 이다 )

- 대표 장비 : 스위치, 브리지

- 스위치, 브리지 를 통해 MAC address 를 이용하여 물리계층에서 받은 정보를 전달하는 계층이다.

- Point to Point 로 전송을 신뢰성있게 해주기 위한 계층이다. 

- Mac address는 물리적으로 할당 받은 값이다. (ex ethernet) 

- 핵심 역할은 Frame 에 주소부여 (MAC) , 에러검출, 흐름제어, 재전송 

3. 네트워크 계층 ( Network Layer )

- "라우팅" 의 핵심 계층이다.

- 데이터를 원하는 목적지 까지 안전하고 빠르게 전달한다.

- 물리적인 주소가 아닌 논리적인 주소 (IP) 를 이용한다. (계층적인 구조이다)

- ( 전송단위는 Packet 이다. )

- 네트워크 관리자가 직접 주소를 할당하는 구조이다.

- 다양한 라우팅 기술과 프로토콜 종류가 있다.

- 대표 장비: 라우터

- 핵심 역할은 주소할당(IP), 경로 설정 (라우팅)

4. 전송 계층 ( Transport Layer )

- 통신을 활성화하기 위한 계층

- TCP, UDP 등의 프로토콜이 있다.

- TCP 프로토콜( Connection oriented )을 많이 이용하며, TCP와 UDP(빠르고 오버헤드가 적음) 를 섞어서 사용하기도 한다.

- End to End  종단 간 통신을 다루는 것에 있어서 최하위 계층이다.

- 종단 간 신뢰성 있고, 효율적인 데이터 전송을 하며, 오류 검출 및 복구, 흐름제어, 중복검사 등을 수행한다.

- Process 별로 data integrity(데이터 무결성), timing, throughput(처리속도), security 등에 대해서

  다양한 요구사항을 가지는데 이러한 요구를 잘 맞추어 주는 것이 중요하다.

- ( 전송단위는 Segment 이다. )

- 핵심 역할은 패킷 생성, 전송, 오류검출, 재전송

5. 세션 계층 ( Session Layer )

- 데이터가 통신하기 위한 논리적인 연결

- 저는 네트워크 시간에 주로 5계층을 기준으로 설명을 하셔서, 5,6 계층에 대해서는 아는바 가 별로 없습니다...ㅠ

6. 표현 계층 (Presentation Layer )

- 데이터 표현이 서로 다른 응용 프로세스의 독립성을 제공하고, 암호화 해준다.

- 암호화, 번역, 포장

7. 응용 계층 ( Application Layer )

- HTTP, FTP, SMTP, POP3 , IMAP 등과 같이 친숙한 프로토콜들이 많이 있다.

- 모든 통신의 양 끝단에 위치해 있는 프로토콜들이 있는 계층

- 통신 패킷들은 이러한 프로토콜들에 의해서 처리된다.

- router라던가, core 쪽은 신경쓰지 않아도 된다.

- (Client - Server), (peer to peer(P2P)) structure가 있다.

- Process 는 Socket을 통해서 메시지를 주고 받는다. (소켓은 문이라 생각)

- IP address 만으로는 부족하다. (ex. 스마트폰 에서 단 하나의 프로세스만 실행하지 않는다.)

- 따라서 해당 프로세스가 가지고 있는 고유의 port number를 이용한다.

- IP address + Port number + protocol -----> 하나의 flow

** 참고 : https://ko.wikipedia.org/wiki/OSI_%EB%AA%A8%ED%98%95

1. TCP/IP ?

- TCP ( 전송 제어 프로토콜 ) , IP ( 인터넷 프로토콜 )

- 대부분이 패킷통신을 기본으로 하고 있는 요즘, 그러한 패킷 통신을 위한 인터넷 규약( 프로토콜 )입니다.

- IP기반에 TCP가 사용되기 때문에 데이터 통신을 하는 것을 TCP/IP 라고 묶어 부르는 것 입니다.

2. IP ( 인터넷 프로토콜 )

- 데이터 조각들의 순서를 보장해주지 않습니다.

- 일부 누락될 수 있습니다.

- 빠르게 보내는 것이 가능합니다. 

- 3계층(network) 프로토콜

3. TCP ( 전송 제어 프로토콜 )

- 3 handshake

- 서버와 클라이언트 사이의 데이터를 신뢰성 있게 전달하기 위한 프로토콜

- 누락된 데이터가 발생하면 이를 확인 후 재 요청합니다.

- 데이터 패킷의 순서가 보장됩니다.

- IP 위에서 동작하는 프로토콜 입니다.

- 4계층(transport, 전송 계층) 프로토콜

- 그림으로 보면 조금 더 쉽습니다....!

** 참고: 위키백과 (https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%84%B7_%ED%94%84%EB%A1%9C%ED%86%A0%EC%BD%9C_%EC%8A%A4%EC%9C%84%ED%8A%B8)

1. Context Switching 이란?

- 멀티 프로세스 환경에서 CPU가 어떤 하나의 프로세스를 실행하고 있을 때, 

  운영체제의 스케줄링에 따라 인터럽트 요청이 발생해서 다음 프로세스가 실행되어야 할 때

  각 프로세스 들은 메모리를 공유하지 않기 때문에, 기존의 프로세스의 상태(레지스터 값)을 저장하고 

  다음 프로세스의 상태(레지스터 값)을 교체하는 작업을 Context Switching( 문맥 교환 ) 이라고 한다.

- OS에서 Context는 CPU가 프로세스를 실행하기 위한 그 프로세스의 정보들을 말한다.

  이 Context는 프로세스의 PCB(Process Control Block)에 저장된다.

  Context Switching이 발생하면 CPU는 해당 프로세스의 PCB 정보를 받아와서 이전의 작업을 이어 수행한다.

- ** PCB는 Process State, Process Counter ( 다음 실행할 명령어의 위치 (주소 값) ), registers 등으로 구성 

- Context Switching 이 발생할 경우 시간 소요가 많이 된다.

( 실행 중이던 프로세스의 PCB를 저장하고,  실행할 프로세스의 PCB를 불러오고, 캐쉬를 초기화 하고.......등) 

- 주체는 Operating System (운영 체제) 이다.

2. Interrupt 발생 시 Context Switching 

- 해당 프로세스에 할당된 CPU 사용시간이 만료되어 다른 프로세스를 처리해야 할 때 Interrupt 발생

- 입출력 요청 등의 사항으로 현재 프로세스 처리를 멈춰야 할 때 Interrupt 발생

- 등등......