리눅스 핵심

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리눅스는 무엇으로 이뤄져 있나: 커널·셸·배포판·라이선스

리눅스를 양파처럼 생각하면 쉽습니다. 가운데에 CPU·메모리·디스크·네트워크 카드 같은 하드웨어가 있고, 그것을 직접 다루는 커널이 감싸고 있습니다. 그 바깥에 사람이 입력한 명령을 해석하는 셸(bash 등)이 있고, 맨 바깥에 우리가 쓰는 프로그램이 있습니다.

프로그램은 하드웨어를 직접 만지지 않습니다. 파일을 읽거나 네트워크로 보내야 할 때 커널에 시스템 콜로 부탁하고, 커널이 하드웨어를 다룬 뒤 결과를 돌려줍니다. 그래서 프로그램 하나가 잘못돼도 하드웨어와 다른 프로그램은 커널이 지킵니다. 아래 그림에서 명령을 바꿔 보세요.

배포판: 커널에 도구를 묶어 낸 것

"리눅스"는 엄밀히 커널의 이름입니다. 커널만으로는 쓸 수 없어서, 셸·명령어 도구·패키지 관리자·설치 프로그램을 함께 묶어 내놓은 것을 배포판이라고 부릅니다. 크게 두 계열이 있고, 이 자료도 명령이 다를 때 두 계열을 나란히 보여 줍니다.

커널 버전은 5.15.0처럼 "주.부.패치"로 읽습니다. 예전에는 부 번호가 짝수면 안정판이라는 규칙이 있었지만 지금은 쓰지 않고, kernel.org는 최신 개발판(mainline), 안정판(stable), 오래 지원하는 장기 지원판(longterm)으로 나눠 내놓습니다.

자유 소프트웨어와 GPL

리눅스 커널은 리누스 토르발스가 1991년에 공개했고, 그 위의 많은 도구는 리처드 스톨먼이 시작한 GNU 프로젝트에서 왔습니다. 스톨먼은 자유 소프트웨어 재단(FSF)을 세웠고, 그 대표 라이선스가 GPL입니다. GPL 프로그램은 누구나 쓰고 고치고 다시 배포할 수 있지만, 고친 것을 배포할 때는 소스 코드도 같은 GPL 조건으로 공개해야 합니다. 자유를 다음 사람에게도 물려주게 하는 이 방식을 카피레프트라고 합니다.

무엇으로 이뤄져 있는지 봤습니다. 이제 전원을 켜면 이 층들이 어떤 순서로 깨어나는지 봅니다.

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켜질 때 일어나는 일: 부팅 순서

전원을 켜고 로그인 화면이 뜨기까지는 몇 단계가 이어집니다. 단계마다 다음 단계를 찾아 넘겨주는 릴레이라서, 어느 단계에서 멈췄는지 알면 무엇이 고장 났는지도 압니다.

BIOS·MBR과 UEFI·GPT: 옛 방식과 요즘 방식

이름이 넷이라 어려워 보이지만 두 쌍으로 묶으면 단순합니다. BIOS와 UEFI는 메인보드에 들어 있어 전원을 켜면 가장 먼저 도는 프로그램(펌웨어)입니다. MBR과 GPT는 디스크 맨 앞에 "이 디스크는 이렇게 나뉘어 있다"를 적어 두는 목차 형식입니다. 보통 옛날 짝은 BIOS + MBR, 요즘 짝은 UEFI + GPT입니다. 두 방식은 다음 단계인 부트로더를 찾는 방법이 다릅니다.

EFI 시스템 파티션은 리눅스에서 보통 /boot/efi에 붙어 있습니다. 시험에는 "UEFI 부팅에서 부트로더가 있는 곳"으로 자주 나옵니다.

부트로더 GRUB2

이렇게 찾아 실행하는 부트로더가 GRUB2입니다. 예전에는 LILO도 썼지만 지금은 GRUB2가 표준입니다. 설정을 바꿀 때 주의할 점이 하나 있습니다. 부팅 때 실제로 읽히는 grub.cfg는 직접 고치지 않습니다. 원본인 /etc/default/grub을 고친 다음 grub2-mkconfig(Ubuntu는 update-grub)를 실행하면 grub.cfg가 새로 만들어집니다.

런레벨에서 타깃으로

예전 init은 "런레벨" 숫자로 시스템 상태를 나눴습니다. systemd는 이것을 타깃으로 바꿨고, 옛 이름도 그대로 알아듣도록 짝을 맞춰 두었습니다.

기본 타깃은 systemctl get-default로 보고 systemctl set-default로 바꿉니다. 고장 났을 때 쓰는 모드는 둘입니다. rescue.target은 파일시스템을 붙이고 최소한의 서비스로 관리자 혼자 들어가는 복구 모드이고, emergency.target은 그보다 더 적게(루트를 읽기 전용으로만) 올리는 응급 모드입니다. /etc/fstab이 틀려 부팅이 멈추면 보통 응급 모드로 떨어집니다.

부팅 3~4단계에서 커널은 "루트 파일시스템"을 찾아 붙였습니다. 디스크를 어떻게 나누고 붙이는지 봅니다.

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디스크를 나누고 붙이기: 파티션·파일시스템·디렉터리 구조

새 디스크는 그냥 쓸 수 없습니다. 세 단계를 거칩니다. 먼저 디스크를 구역(파티션)으로 나누고, 각 파티션에 파일을 담을 형식(파일시스템)을 만들고(mkfs), 디렉터리 나무의 한 지점에 마운트(mount)합니다. 윈도처럼 C:, D: 드라이브가 따로 있는 게 아니라, 모든 디스크가 / 하나에서 시작하는 나무의 가지로 붙습니다.

파일시스템과 swap

리눅스의 흔한 파일시스템은 ext4와 XFS입니다. 둘 다 저널링 파일시스템이라, 바꿀 내용을 먼저 저널에 적어 두었다가 반영합니다. 그래서 갑자기 전원이 꺼져도 파일시스템이 깨질 위험이 적고 검사도 빠릅니다. RHEL 계열은 XFS를 기본으로 쓰는데, XFS는 크기를 늘리기는 쉽지만 줄이는 것은 사실상 안 된다고 보면 됩니다(맨 끝 일부만 줄이는 기능이 있을 뿐입니다). swap은 메모리가 모자랄 때 잠시 쓰는 디스크 공간으로, 디렉터리에 붙이지 않고 swapon으로 켭니다.

/etc/fstab: 부팅 때마다 붙일 곳

mount 명령으로 붙인 것은 재부팅하면 사라집니다. 부팅 때마다 붙이려면 /etc/fstab에 한 줄씩 적습니다. 한 줄은 여섯 칸입니다.

# 장치(또는 UUID)                          마운트 지점  파일시스템  옵션      dump  검사 순서
UUID=4c2f…a91e                             /home        xfs         defaults  0     0
/dev/sdb1                                  /data        ext4        defaults,nofail  0  2

여기 적은 디스크가 없으면 부팅이 응급 모드에서 멈춥니다(2장). 꼭 필요하지 않은 디스크에는 nofail을 달아 둡니다. 장치 이름(/dev/sdb1)은 디스크를 꽂는 순서에 따라 바뀔 수 있어서, 바뀌지 않는 UUID로 적는 것이 안전합니다.

디렉터리 구조 (FHS)

어느 배포판이든 디렉터리마다 쓰임이 정해져 있습니다(파일시스템 계층 표준, FHS).

디스크를 붙였으니 그 안의 파일을 봅니다. 파일 이름과 파일 내용은 사실 따로 있습니다.