프로세스란 무엇인가?

• 정의: 실행 중인 프로그램의 인스턴스입니다. (OS에서는 스케쥴링에 단위가 되는 흐름)
• 구성 요소
  • 명령어: 프로그램 코드 자체
  • 메모리: 프로그램이 사용하는 메모리 공간
  • 시스템 자원: 프로그램이 접근하는 파일, 네트워크 연결 등
• UNIX 프로세스의 특징
  • 보호: 각 프로세스는 독립된 메모리 공간을 가지며, 다른 프로세스로부터 보호됩니다.
  • 독립성: 각 프로세스는 자신만을 위한 CPU와 시스템 서비스를 갖는 것처럼 보입니다.
  • 하드웨어 지원: 이러한 환경을 유지하기 위해 하드웨어의 지원이 필요합니다.
• 한개의 코어위에서는 하나의 프로세스가 실행된다.

실행 파일 형식 (Executable Formats)

• 프로그램 실행에 필요한 환경 정보, 프로그램 코드, 기타 메타데이터를 제공합니다.
• 초기의 실행파일은 메모리에 복사시켜 실행되었다. (raw memory dumps)
• Loader : 프로그램이 실행되기 위해서 메모리에 올려주는 역할
  • Linux 에서는 커널이 로더를 실행 → id-linux.so 파일이 끝내준다.
• ELF (Executable and Linking Format):

  • 많은 현대 시스템에서 사용되는 실행 파일 형식입니다.

  • 로딩 및 실행에 필요한 정보와 링킹에 필요한 정보를 포함합니다.

    

  • 섹션(Section): 링커를 위한 파일 정보, 사람을 위한 정보에 가까움

    • Text : 프로그램 코드, 프로그램의 명령어들 (.txt)
    • Data : 실행할 때 필요한 데이터들, 컴파일 때 초기화된 전역변수 (.data)
    • BSS : 컴파일 시간에 초기화되지 않은 전역변수들 (.bss)

  • 세그먼트(Segment): 로더를 위한 파일 정보

• 섹션과 세그먼트는 ELF 파일을 보는 관점에 차이다.

메모리 레이아웃

• 프로그램 → 프로세스 : 실행 파일이 메모리에 로드되어 프로세스가 됩니다.
• 메모리 레이아웃
  • 프로세스의 메모리 레이아웃은 ELF 섹션을 모방하며, 시스템은 로드된 레이아웃에 추가적인 의미를 부여합니다.
  • 대부분 POSIX 시스템은 비슷한 형식의 레이아웃을 사용
• 기본 레이아웃
  • BSS는 파일에서 실제로 나타나지 않는다.
  • 스택(Stack): 함수 호출 시 지역 변수 저장 → 높은 주소에서 낮은 주소로 저장
  • 힙(Heap): 동적 할당된 메모리 → 낮은 주소에서 높은 주소로 저장
    • Stack , Heap 은 loader 에 의해서 할당된다.
  • 공유 라이브러리: 프로그램에서 사용되는 외부 코드
• 랜덤화: 보안을 위해 메모리 섹션의 위치를 랜덤화하기도 합니다.

기본 레이아웃

• 맨 아래 주소는 NULL 로써 사용되지 않는다.
• Text Section
  • 실제 실행을 위한 명령어들이 존재
  • 어셈블러가 링커에 의해 명령어를 보낸다.
  • 커널은 텍스트를 프로세스의 메모리에 복사하고, 로더는 다양한 메모리 위치를 수정하여 실행할 수 있도록 준비합니다.