55 운영체제 만들기 (Build an OS)
기술적으로 매우 어렵지만, 컴퓨터와 운영체제(OS)의 작동 원리를 깊이 있게 이해할 수 있는 최고 난도의 프로젝트입니다. 운영체제를 바닥부터 하나씩 구축해 나가는 과정은 두렵게 느껴질 수도 있지만, 그 과정에서 얻게 될 지식은 여러분의 코딩 인생에 큰 자산이 될 것입니다.
커널 설계, 메모리 관리, 프로세스 스케줄링, 파일 시스템 구현 등 컴퓨터 과학의 핵심 요소들을 직접 경험해 보게 됩니다. 비록 Python은 운영체제 자체를 만드는 데 최적화된 언어는 아니지만, OS의 각 구성 요소를 시뮬레이션하거나 설계하는 로직을 공부하기에는 좋은 도구가 될 수 있습니다.
55.1 주요 개발 포인트
- 부트로더 (Bootloader): 컴퓨터가 켜진 후 가장 먼저 실행되어 커널을 메모리에 올리는 역할을 연구합니다.
- 커널 (Kernel): 하드웨어와 사용자 간의 가교 역할을 하는 운영체제의 핵심부(메모리 관리, 인터럽트 처리)를 설계합니다.
- 프로세스 스케줄링: 여러 작업이 공평하게 CPU 자원을 나누어 쓸 수 있게 조율하는 알고리즘을 구현합니다.
- 파일 시스템: 데이터를 저장하고 읽어오는 체계적인 방법을 구축합니다.
- 입출력 관리: 키보드, 화면 등 주변 장치와의 통신 방법을 정의합니다.
55.2 Python 구현 예시 (운영체제 스케줄러 시뮬레이션)
import time
from collections import deque
class SimpleScheduler:
"""
라운드 로빈(Round-Robin) 방식의 운영체제 스케줄러를 시뮬레이션합니다.
"""
def __init__(self):
self.queue = deque()
def add_process(self, pid, task_name, burst_time):
print(f"프로세스 {pid} '{task_name}' 등록됨 (소요 시간: {burst_time})")
self.queue.append({'pid': pid, 'name': task_name, 'time_left': burst_time})
def run(self, time_slice=2):
print("--- 스케줄러 시작 ---")
while self.queue:
process = self.queue.popleft()
print(f"프로세스 {process['pid']} 실행 중... 남은 시간: {process['time_left']}")
# 지정된 타임 슬라이스 동안 실행
execution_time = min(process['time_left'], time_slice)
time.sleep(execution_time * 0.1) # 실제로는 짧게 시뮬레이션
process['time_left'] -= execution_time
if process['time_left'] > 0:
print(f"타임 슬라이스 종료! 프로세스 {process['pid']}를 대기열로 이동합니다.")
self.queue.append(process)
else:
print(f"프로세스 {process['pid']} '{process['name']}' 완료!")
print("--- 모든 프로세스가 종료되었습니다. ---")
if __name__ == "__main__":
scheduler = SimpleScheduler()
scheduler.add_process(1, "Text Editor", 5)
scheduler.add_process(2, "Web Browser", 3)
scheduler.add_process(3, "System Scan", 6)
scheduler.run(time_slice=2)