임시

교재: "국가공인" 리눅스마스터 1급 ((주)수퍼유저, 저자 박성수, 강기봉, 정우영)

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국가공인 리눅스마스터 1급

저자

박성수, 강기봉 지음

출판사

수퍼유저코리아 | 2014-01-13 출간

카테고리

컴퓨터/IT

책소개

국가공인 리눅스마스터 1급 교재이다. 리눅스마스터 1급 1차, ...

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Part1. 리눅스 실무의 이해

Chapter 02. 리눅스 시스템의 이해

2.2 리눅스의 구조

2.2.1 부트 매니저

2.2.2 디렉토리 구조 및 디렉토리별 기능

2.2.3 부팅과 셧다운

2.2.4 파일시스템 이해

방대한 책범위와 시험기간이 얼마 안남은 관계로 전략변경

- 빠른 시일내에 책 훑기

- 문제를 풀면서 내용 정리

- 업데이트 할 목록

-> 부팅 과정(GRUB포함), 파일시스템, ext내용 정리 및 특징 

- 업데이트: 15-08-18

- 리눅스 시스템 전체 부팅과정(리눅스 종류에 따라 파일 위치는 다를 수 있음)

예)최신 ubuntu에서의 inittab의 부재

1단계: 전원스위치 ON

- 시스템 전원공급

- 메인보드의 ROM-BIOS에 있는 BIOS프로그램 자동 실행

2단계: BIOS프로그램들의 실행 내용들

- 자체진단기능(POST, Power On Self Test): CMOS검사, CPU, MEMORY, 그래픽카드, 키보드, 마우스등 각종 장치들의 이상유무 를 검사하고 이들 장치(하드웨어들)을 초기화

- 부팅매체검색과 부트로더 실행: POST과정이 이상없이 진행완료되면 검색된 부팅매체(하드디스크, CD-ROM, 플로피 디스크등)에서 부트로더(예:GRUB, LILO)를 불러들임, 부트로더(GRUB)가 메모리에 적재되면 BIOS는 종료되고, 시스템제어권은 부트로더 (GRUB)이 갖게됨

3단계: 부트로더(GRUB)의 실행

-  GRUB은 실행과 함께 /boot/grub/grub.conf파일을 읽어서 어떤 부팅메뉴(커널)로 부 팅을 할 것인가를 결정하게 됨

-  GRUB은 커널(kernel)이미지를 불러들임. 그리고 시스템 제어권을 커널에게 넘김

4단계: 커널의 로딩

- 커널은 swapper프로세스(PID 0번)를 호출

- swapper는 커널이 사용할 각 장치드라이브들을 초기화하고 init프로세스(PID 1번)를 실행

- init프로세스가 실행되면서 /etc/inittab파일을 읽어들여서 그 내용들을 차례대로 실행

5단계: init프로세스의 실행

각 부팅 레벨로 실행될 경우 /etc/rc.d/rcx.d의 파일들이 순차대로 실행됨(최근 우분투의 경우 etc/rcx.d)

- 시스템 부팅 레벨

0- halt

1- 단일 유저 모드

2- 멀티유저, 단 네트워크를 지원하지 않음

3- 멀티유저모드(default)

4- 사용되지 않음

5- X window 모드

6- reboot    //6으로 하면 부팅될 때 무한 리부팅이 되려나..

- 파일시스템

http://egaoneko.github.io/os/2015/05/24/linux-starter-guide-4.html 참고

- 파일시스템(file system)은 컴퓨터에서 파일이나 자료를 쉽게 발견 및 접근할 수 있도록 보관 또는 조직하는 체계를 지칭

- 확장 파일 시스템(extended file system)

1. ext: 리눅스 초기에 사용되던 파일 시스템, 호환성 없음

2. ext2: ext3이 개발되기 이전 많이 사용되었음. 하지만 fsck(file system checker)하는 데 있어 오랜 시간 소요

[EXT2 아이노드]

[EXT2 슈퍼블록]

3. ext3: ext2의 단점을 보완하기 위해 저널링(Journaling)을 지원하도록 확장된 파일 시스템.

[자세히]

[저널링 기술]

4. ext4: ext3 파일시스템을 확장한 파일시스템으로 Extent라는 기능을 제공하여, 파일에 디스크 할당 시 물리적으로 연속적인 블록을 할당할 수 있도록 하여, 파일 접근 속도 향상 및 단편화5를 줄이도록 설계된 파일시스템

- 파일시스템 구조

http://egaoneko.github.io/os/2015/05/24/linux-starter-guide-4.html 만큼 잘 쓸 자신이 없어서 해당 링크가 더 이해하는 데 도움이 될 듯...

- 리눅스 주요 파일시스템 디렉토리 설명

- 리눅스 파일 시스템은 크게 네 가지로 구분

1. 부트 블록: 운영체제를 부팅시키기 위한 코드 저장됨

2. 슈퍼 블록: 파일시스템과 관련된 정보 저장

3. 아이노드 블록: 파일에 대한 정보를 저장하고, 모든 파일은 반드시 아이노드 블록을 하나 가지고 있음

4. 데이터 블록: 파일이 보관해야 하는 데이터를 저장

있

*아이노드 블록에는 파일 유형, 접근권한, 하드링크 수, 소유주 이름, 그룹 이름, 파일 크기, 생성 날짜가 저장 되어 있고, 파일 이름은 디렉토리 파일의 데이터 블록에 저장됨!

- 리눅스 파일 시스템 종류

- 리눅스는 다양한 파일 시스템을 지원

(ext2, ext3, minix, xiats, umsdos, hpfs OS/2, isofs, CD-ROM, msdos, nfs, sysv 등)

교재: "국가공인" 리눅스마스터 1급 ((주)수퍼유저, 저자 박성수, 강기봉, 정우영)

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국가공인 리눅스마스터 1급

저자

박성수, 강기봉 지음

출판사

수퍼유저코리아 | 2014-01-13 출간

카테고리

컴퓨터/IT

책소개

국가공인 리눅스마스터 1급 교재이다. 리눅스마스터 1급 1차, ...

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Part1. 리눅스 실무의 이해

Chapter 02. 리눅스 시스템의 이해

2.1 리눅스와 하드웨어

2.1.1 하드웨어의 이해

2.1.2 하드웨어의 선택

방대한 책범위와 시험기간이 얼마 안남은 관계로 전략변경

- 빠른 시일내에 책 훑기

- 문제를 풀면서 내용 정리

- 업데이트 할 목록

-> RAID, SCSI

- 업데이트: 15-08-27

- http://weroot.co.kr/solaris/643  (RAID 장점, 그림 삽입)

- http://smsinfo.tistory.com/176  (본문의 예)

- RAID(Redundant Array of Independent)

- 여러 대의 하드디스크가 있을 때 동일한 데이터를 다른 위치에 저장하는 방법. 입출력 작업이 균형을 이루게 되어 전체적인 성능 향상

- 여러 개의 디스크를 배열하여 속도의 증대, 안전성의 증대, 효율성, 가용성의 증대를 하는데 쓰이는 기술

- RAID 장점

1. 운용 가용성, 데이터 안정성 증대

- RAID 1(mirror) 또는 RAID5 의 경우 볼륨에 포함되어 있는 디스크 중 하나의 디스크에 장애가 발생하더라도 남은 디스크가 백업 역할이 가능 

(이로 인해 데이터 손실로 인해 복구하는데 소요되는 시간 없이 운용 지속 가능)

2. 디스크 용량 증설 용이

- RAID 0(Concatenate)의 경우 기존의 사용하던 디스크를 제외한 여분의 디스크가 하나 있을 경우 기존 사용하던 디스크의 데이터를 보존한 상태로 여분의 디스크와 하나의 볼륨으로 구성하여 사용 가능

3.  디스크 I/O 성능 향상

- RAID 0(Stripe)의 경우 데이터를 구성된 디스크들에게 나눠 저장하므로 I/O 성능 향상의 효과 있음

- RAID 종류

1. RAID 0: RAID 0에는 두 가지 방식이 있음 (필요 드라이브 최소 2개 이상)

- Concatenate(concat) 방식

- 두 개 이상의 디스크에 데이터를 순차적으로 쓰는 방법

- 장점: 디스크 기본 공간이 부족할 때 데이터는 보존하며 여분의 디스크를 볼륨에 포함하여 용량 증설 가능

- 단점: RAID 0의 특성상 디스크 중 하나의 디스크라도 장애 발생시 복구 어려움. 오류검출 지원안함

- Stripe 방식

- 흔히 RAID 0 이라고 하면 Stripe 방식을 말하는 것으로 생각하면 됨

- 하나의 데이터는 Stripe 기술을 이용하여 여러개의 같은, 일정한 크기로 나뉘게 됨. 이 하나하나의 조각을 Stripe Unit이라함

- 장점: 데이터를 사용할 때 I/O를 디스크 수 만큼 분할하여 쓰기 때문에 I/O 속도가 향상 되고 I/O Controller나 I/O board 등 I/O를 담당하는 장치가 별도로 장착된 경우 더큰 속도 향상 볼 수 있음

- 단점: Stripe를 구성할 시 기존 데이터는 모두 삭제.RAID 0구성 시 중요데이터는 반드시 백업!

- 예) "리눅스마스터" 라는 단어를 2개의 드라이브로 구성된 RAID 0에 저장한다면 

 하나의 드라이브는 "ㄹㄴㄱㅅㅁㅅㅌ"라는 자음을 저장하고

 나머지 드라이브는 "ㅣㅜㅡㅏㅡㅓ"라는 모음을 저장하게 된다.

 그렇기 때문에 저장하거나 불러오는 속도는 빠르지만 에러 발생 시 완전한 데이터를 불러오지  못하게 됨. 즉 안정성이 낮은 구성

2. RAID 1 (mirror)

- 적어도 2개의 디스크가 사용되며, 하나의 하드디스크에 기록되는 모든 데이터가 나머지 하나의 하드디스크에 복사되는 방법으로 아예 똑같기 때문에 mirroring이라고 함 (필요 드라이브 최소 2개 이상)

- 장점: 볼륨 내 디스크 중 하나의 디스크만 정상이어도 데이터는 보존되어 운영이 가능하기 때문에 가용성이 높음, 안정성이 상당히 우수함

- 단점: 용량이 절반으로 줄고(2개의 경우) 쓰기 속도가 느려짐

3. RAID 2 

- 디스크들간의 Stripe를 사용하며, 몇몇 디스크들은 에러를 감지하고 수정하는 ECC 정보를 가짐

- 기록용 드라이브와 데이터 복구용 드라이브를 별도로 두는데 4개 하드디스크에 기록하기 위해서는 3개의 부가 데이터를 기록해야 하기 되기 때문에 효율성 측면에서 거의 사용하지 않음

- RAID 0처럼 Stripe 방식이지만 RAID 0 은 에러체크를 하지 않는 반면 에러체크와 수정을 할 수 있도록 Hamming Code 사용하는 것이 특징

4. RAID 3,4 (필요 드라이브 최소 3개 이상)

- RAID 3, 4는 RAID 0, 1의 문제점을 보완하기 위한 방식

- 기본적으로 RAID 0과 같은 Stripe 방식 사용을 사용하여 성능 보완 및 추가로 에러 체크 및 수정을 위한 패리티 정보를 별도의 디스크에 따로 저장함

- 3은 Byte 단위로 데이터를 저장하는 반면, 4는 블록 단위로 저장한다는 차이점이 있음

-> 블록 단위로 저장할 경우 작은 파일의 경우 한번의 작업으로 데이터를 읽을 수 있기 때문 성능상의 장점이 있음. 또한 3은 동기화를 거쳐야 되기 때문에 3보다는 4를 많이 사용함

-> 데이터가 저장되어 있는 드라이브에 장애가 발생할 경우 패리티 정보를 이용하여 복구를 할 수 있으나, 정작 패리티 정보가 저장되어 있는 하드디스크에 장애가 발생하면 복구 불가능

-> 또한, 패리티 하드디스크에 병목현상이 생겨 속도가 저하될 수 있음

- RAID 0 의 구성에 백업용 드라이브를 하나 더 달아서 안정성을 확보한 구성

5. RAID 5 (필요 드라이브 최소 3개 이상)

- 레벨 3과 레벨 4의 단점을 보완한 방식으로, 패리티 정보의 저장을 전달하는 하드디스크 대신 모든 하드디스크에 패리티 정보를 분산 저장

-> 쓰기(Write)에는 패리티 정보가 분산되어 저장되기 때문에 Level 3,4의 단점인 병목은 줄여주지만 읽기(Read)에서는 사방에 흩어져 있는 패리티 정보를 갱신하며 일게 되기 때문에 성능 저하 있음

- RAID 3,4와 달리 패리티 정보가 저장된 디스크가 따로 없어 패리티 디스크 고장과 같은 문제에서 자유롭고 실제 서버/워크스테이션에서 가장 많이 사용하는 방식

- 여러개의 디스크를 Stripe 방식으로 볼륨을 구성하고, 패리티 정보를 사용하여 데이터의 정합성 제공

- 장점: 데이터의 정합성의 유지 및 RAID 1에 비해 용량 활용성 높음

- 단점: 데이터를 쓸 때마다 패리티 연산을 해야하고, 이로 인해 부하 발생

(쓰기 작업이 많은 서버의 경우 RAID 1구성이 나을 수 있음)

6. RAID 6 (필요 드라이브 최소 4개 이상)

- RAID 5와 같은 개념이지만 다른 드라이브 간에 분포되어 있는 2차 패리티 정보를 넣어 2개의 하드에 문제가 생겨도 데이터를 복구할 수 있음. 즉 RAID 5보다 데이터 안정성 고려

- 하드를 스트라이핑으로 묶었기 때문에 RAID 0+1이나 RAID 10(1+0)보다 성능은 더 높고 신뢰성도 우수 하지만 패리티 정보를 2중으로 저장하면서 읽기 성능은 RAID 5와 비슷하지만 쓰기 작업 구현이 아주 복잡해서 일반적으로 잘 사용하지 않음

7. RAID 7

- 하드웨어 컨트롤러에 내장되어 있는 운영체제를 사용하여 속도가 빠른 버스를 통한 캐시, 독자적인 컴퓨터의 특성을 포함.(잘 사용안함..)

8. RAID 0+1, RAID 1+0 (필요 드라이브 최소 4개 이상)

- RAID 0과 1의 복합 구성. 즉 0의 Stripe 방식과 1의 Mirror의 기능이 합쳐진 것으로, 분산 저장을 통한 성능 향상, 데이터의 안정성 또한 보장 할 수 있음

-> 그러나 여전히 전체 용량의 50%만 사용할 수 있으며, 비용이 많이 드는 문제점 발생

- 성능은 비슷하지만 가용성 측면에서는 RAID 1+0이 높아 많이 사용함

- RAID 1+0은 RAID 0+1과 비슷한 개념이지만 구성순서의 차이가 있음. mirror를 먼저 구성한 뒤 두개의 볼륨을 Stripe로 묶는 순서로 구성

- 예)

1. DISK 1,2(혹은 3,4)에 장애 발생의 경우             사용 가능 O           사용 불가 X
2. DISK 1,3(혹은 2,4)에 장애 발생의 경우             사용 불가 X           사용 가능 O
3. DISK 1,4(혹은 2,3)에 장애 발생의 경우             사용 불가 X           사용 가능 O

1 의 경우 RAID 0+1은 3,4에 1,2의 데이터를 그대로 보존하고 있기 때문에 사용 가능 하지만 RAID 1+0은 1,2에 데이터가 없기 때문에 사용이 불가능

2과 3의 경우 RAID 0+1은 두개의 Stripe 볼륨에 멤버인 디스크가 하나 씩 장애가 발생하므로 볼륨 전체가 깨져서 사용이 불가능하나 RAID 1+0의 경우에는 mirror 에 멤버인 디스크에 장애가 발생하였으므로 데이터를 보존하고 있어 사용이 가능

-> 이로 인해 RAID 0+1은 가용성이 33.3%이지만 RAID 1+0은 66.6%로 두배의 고가용성을 확보할 수 있는 장점이 있음

- 드라이브가 6개일 때

- RAID 0+1은 RAID 0으로 구성된 드라이브들을 최종적으로 RAID 1로 묶는 것이라 각각 3개씩 하드 가 나눠지며, RAID 1+0은 2개씩 RAID 1으로 묶여있는 하드들이 RAID 0으로 구성됨  

RAID 0+1의 경우 1개의 하드만 고장나서 복구해도 다른 RAID 0 구성에서 나머지 하드까지 데이터 전체를 복구해야 하지만, RAID 1+0으로 만든 시스템은 고장난 하드가 하드 1개라고 하면 미러링으로 묶인 하드를 통해 데이터만 복구하면 되므로 실제로 운용하는데는 RAID 1+0 이 훨씬 유리 

- SCSI (Small Computer System Interface)

- 추후 업데이트 예정