5. 리눅스 커널이란?

안녕하세요. 하얀 도화지 남편입니다.

오늘은 리눅스의 핵심~ 커널에 대해 공부해 보도록 하겠습니다.

---

요약

리눅스 커널은 리눅스 운영체제의 핵심으로, 시스템의 안정성과 효율성을 책임지는 중요한 요소입니다. 오픈소스 커뮤니티와 기업의 협력을 통해 발전해 왔으며, 다양한 하드웨어와 사용 사례를 지원할 수 있는 유연성과 확장성을 가지고 있습니다.

리눅스 커널은 현대 컴퓨팅 환경에서 필수적인 도구로 자리 잡았으며, 그 철학과 구조는 운영체제 개발의 모범 사례로 평가받고 있습니다.

리눅스 커널(Linux Kernel)이란?

리눅스 커널은 운영체제의 핵심 구성 요소로, 하드웨어와 소프트웨어 간의 중개 역할을 수행합니다. 리눅스 운영체제의 중심이 되는 부분으로, CPU, 메모리, 저장장치, 네트워크 인터페이스 등 하드웨어 자원을 관리하고 응용 프로그램이 하드웨어를 효율적으로 사용할 수 있도록 지원합니다.

---

1. 리눅스 커널의 역할

리눅스 커널은 하드웨어와 소프트웨어를 연결하는 다리 역할을 합니다. 응용 프로그램이 직접 하드웨어를 제어하지 않고, 커널을 통해 자원에 접근함으로써 안정성과 효율성을 보장받습니다.

주요 역할은 다음과 같습니다:

1. 프로세스 관리
   • CPU 자원을 효율적으로 분배하여 다중 작업을 지원합니다.
   • 프로세스 간의 문맥 전환(context switching)을 수행하고, 프로세스 우선순위를 설정합니다.
2. 메모리 관리
   • 물리적 메모리와 가상 메모리를 관리하여 응용 프로그램이 필요한 메모리를 사용할 수 있도록 지원합니다.
   • 페이지 교체와 같은 기술을 통해 메모리 효율성을 극대화합니다.
3. 파일 시스템 관리
   • 데이터를 저장하고 검색할 수 있는 파일 시스템을 제공합니다.
   • 다양한 파일 시스템(FAT, ext4, NTFS 등)을 지원하며, 파일 및 디렉토리의 권한을 관리합니다.
4. 장치 드라이버 관리
   • 다양한 하드웨어 장치(CPU, GPU, 네트워크 카드 등)를 제어하는 드라이버를 포함합니다.
   • 커널 모듈로 장치 드라이버를 동적으로 추가 및 제거할 수 있습니다.
5. 네트워크 관리
   • 데이터 패킷 전송, 라우팅, 방화벽 관리 등 네트워크 관련 작업을 처리합니다.
6. 보안 및 사용자 권한 관리
   • 사용자와 그룹 권한을 관리하며, 보안 기능(예: SELinux)을 통해 시스템을 보호합니다.

---

2. 리눅스 커널의 구조

리눅스 커널은 모놀리식(Monolithic) 커널에 속하며, 모든 핵심 기능이 단일 커널 안에서 실행됩니다. 하지만 모듈식 구조를 통해 기능 확장이 가능하며, 필요할 때 커널 모듈을 추가하거나 제거할 수 있습니다.

리눅스 커널의 주요 구성 요소:

• 프로세스 관리 서브시스템: 실행 중인 모든 프로세스를 추적 및 관리.
• 메모리 관리 서브시스템: 가상 메모리와 물리 메모리를 관리.
• 파일 시스템 서브시스템: 데이터를 저장하고 검색하는 파일 시스템 제공.
• 장치 드라이버: 하드웨어와의 통신을 지원.
• 네트워크 스택: 네트워크 통신을 위한 프로토콜 스택.

---

3. 리눅스 커널의 특징

• 오픈소스: GNU GPL 라이선스에 따라 누구나 소스 코드를 수정하고 배포할 수 있습니다.
• 다양한 플랫폼 지원: ARM, x86, MIPS 등 다양한 CPU 아키텍처에서 실행 가능.
• 모듈식 설계: 커널 모듈을 통해 기능을 동적으로 추가하거나 제거할 수 있어 유연성이 뛰어납니다.
• 확장성: 임베디드 시스템부터 슈퍼컴퓨터까지 다양한 환경에 적응 가능합니다.

---

4. 리눅스 커널의 개발

리눅스 커널은 1991년 리누스 토르발스(Linus Torvalds)가 처음 개발을 시작했습니다. 이후 전 세계의 수많은 개발자와 기업이 협력하여 발전시켜 왔습니다. 커널의 개발은 투명하게 진행되며, 소스 코드는 GitHub와 같은 플랫폼에서 관리됩니다.

---

5. 리눅스 커널의 버전 관리

리눅스 커널은 지속적으로 업데이트되며, 일반적으로 아래와 같은 방식으로 버전이 나뉩니다.

• 주 버전: 주요 구조 변화(예: 5.x).
• 부 버전: 새로운 기능 추가(예: 5.10).
• 패치 버전: 버그 수정과 보안 패치(예: 5.10.23).