[번외] 리눅스 명령어 처리 과정

이 장에서는 사용자가 터미널에 명령어를 입력했을 때, 내부적으로 시스템이 어떤 단계를 거쳐 명령어를 처리하고 결과를 출력하는지 메모리와 CPU 관점에서 살펴본다.

명령어 처리 단계

1. 명령어 입력 (사용자 → 터미널)

메모리: 터미널 프로그램과 쉘은 이미 메모리에 상주하며, 입력된 명령어는 터미널 버퍼에 저장된다.
CPU: 키보드 입력 시 인터럽트가 발생하고, CPU가 이를 처리해 터미널 버퍼에 기록한다.

2. 터미널에서 쉘로 명령어 전달

메모리: 터미널 버퍼의 명령어 문자열이 쉘 입력 버퍼로 전달된다.
CPU: CPU는 터미널에서 쉘로 명령어 전달을 제어한다.

3. 쉘에서 명령어 해석 및 실행 요청

메모리: 쉘이 명령어를 해석하고 실행 파일 경로 및 인수를 확인한다.
CPU: 쉘은 시스템 호출을 통해 커널에 실행을 요청한다.

4. 커널에서 프로그램 실행 준비

메모리: 커널은 디스크에서 실행 파일을 읽어와 메모리에 적재한다.
CPU: 커널 모드에서 새 프로세스를 생성하고 실행 준비를 마친다.

5. 프로세스 생성 및 실행

메모리: 실행 코드와 데이터가 프로세스 주소 공간에 적재된다. (스택, 힙 포함)
CPU: 새 프로세스의 컨텍스트를 설정하고 프로그램 실행을 시작한다.

6. 프로세스 수행

메모리: 현재 디렉터리의 파일 목록 등 필요한 데이터를 메모리에서 읽는다.
CPU: 명령어를 순차적으로 실행하며 파일 시스템 호출을 처리한다.

7. 결과 반환

메모리: 결과는 표준 출력(stdout) 버퍼에 저장된다.
CPU: 출력 내용을 터미널로 전달하는 시스템 호출을 실행한다.

8. 터미널에 결과 표시

메모리: 출력 결과는 터미널 버퍼에 저장된다.
CPU: 터미널 프로그램이 화면에 내용을 표시하도록 제어한다.

예시: `ls` 명령어 처리 과정

1. 명령어 입력

입력: ls
메모리: 문자열 ls가 터미널 버퍼에 저장된다.
CPU: 키보드 입력을 처리한다.

2. 터미널 → 쉘 전달

메모리: ls 문자열이 쉘로 전달된다.
CPU: 제어가 쉘로 넘어간다.

3. 쉘 해석 및 실행 요청

메모리: ls 경로를 찾고 인수 파싱을 수행한다.
CPU: 시스템 호출로 커널에 실행을 요청한다.

4. 커널 처리

메모리: ls 실행 파일을 메모리에 로드한다.
CPU: 프로세스를 생성한다.

5. 실행 및 수행

메모리: 코드와 데이터가 적재된다.
CPU: ls 실행이 시작된다.

6. 결과 반환

메모리: 출력이 stdout에 저장된다.
CPU: 터미널로 전송한다.

7. 화면 표시

메모리: 터미널 버퍼에 출력 내용 저장
CPU: 화면 출력 처리

요약

터미널에 명령어를 입력하면, CPU는 키보드 입력을 인터럽트로 처리하고 문자열을 메모리에 저장한다.
쉘은 입력된 명령어를 해석해 실행 파일 경로를 찾고, 커널에 실행을 요청한다.
커널은 해당 프로그램을 메모리에 적재하고 프로세스를 생성한 후 실행을 시작한다.
실행 결과는 stdout 버퍼를 통해 터미널로 전달되며, 사용자는 화면에서 결과를 확인할 수 있다.