Day 8 ARP 프로토콜, 커널, 모듈라 커널, 모노리씩 커널, 커널 컴파일, APM

  네트워크와 시스템의 MAC 주소(NIC 네트워크 카드) 정보를 보이는 - arp 

ARP 프로토콜은 해당 IP를 그 주소에 맞는 물리적인 주소, 즉 MAC 주소를 가지고 오는 프로토콜이다.  
  ARP 프로토콜은 ARP 테이블을 관리해준다. 외부 WAN에서는 호스트 A가 외부의 호스트 C(예를 들어서, 여러분이 www.naver.com하면 여러분의 컴퓨터가 외부의 Navercom 도메인의 웹 서버 www에 접속하는 경우)를 찾아갈 때에는 www.naver.com의 IP 주소로 연결되게 되는데, 이 네이버의 웹 서버 www 호스트 의 네트워크 주소만 참조해서 라우터가 네이버에 이르는 경로를 결정 한 뒤, 네이버 도메인안의 라우터는 www 호스트 MAC 주소를 arp 브로드캐스트로 알아낸 뒤 연결시켜준다. 
  보안에서는 해커가 자신을 게이트웨이 등의 MAC 주소로 클론해서 오가는 로컬 네트워크의 모든 호스트들의 패킷을 수신하므로 서버 등에서 MAC 주소 변경관리가 중요하다. 로컬 LAN에서는 서로 브로드캐스트를 통해서 각 호스트가 이웃한 호스트의 IP 주소와 MAC 주소를 알아낸 뒤 자신의 ARP Cache 메모리에 테이블 형태로 저장하고 있다가 다른 호스트를 찾아갈 때 이 MAC 주소로 찾아간다. 
◾ 내부 로컬 LAN에서 호스트 A는 호스트 B를 MAC 주소(arp 프로토콜을 통해서 )로 알게 되고, 
◾ 외부 WAN에서 호스트 A는 호스트 C까지 가는 경로를 호스트 C의 네트워크 주소로 알게 된다.  
◾ 로컬 LAN에서는 arp를 브로드캐스트로 뿌려서 모든 호스트들의 MAC를 서로 알게 되고, 
◾ 외부 WAN에서는 라우터끼리 BGP 프로토콜을 사용해서 상대를 알게 된다. 

컴퓨터에서 IP 주소는 소프트웨어적인 주소여서 변경이 가능하다
               NIC의 MAC 주소는 하드웨어적인 주소여서 변경이 안 된다.
=>MAC 주소를 변경할 수 있다. 

  커널(kernel)
  커널은 Linux 운영체제의 핵심인데 시스템 리소스(CPU, RAM, HDD, ...)를 하드웨어와 소프트웨어에게 할당하고 관리하는 역할을 한다. 사람의 뇌가 모든 신경과 근육 체계를 통제하듯이 커널은 운영체제에게 특정 기능을 수행하도록 지시하고, 하드웨어 장치 드라이버를 통해서 하드웨어와 대화하고, 소프트웨어에 리소스를 할당해서 소프트웨어를 작동시킨다. 
  커널을 잘 이해하게 되면 자신만의 커스터마이즈(customized)된 새로운 커널을 생성할 수도 있다. "Linux는 Kernel이다"라고도 한다. 현재는 운영체제가 그래픽을 많이 사용하기 때문에 관련된 패키지도 많아서 3~4GB까지 커져 있는 상황이지만, 여러 커널들이 모여서 Linux라는 운영체제를 구성하기 때문에 이 커널을 사용자가 조정하면 1.4MB의 플로피디스크 한 장에 들어가는 Linux 운영체제도 가능하다.

  Linux에서의 압축소스를 보면 tarball이라고 나오는데 ~.tar.gz(~.tar.Z) 파일을 말한다. 이 파일은 여러 파일/디렉터리가 묶여서(~.tar) 압축된 것(~.gz)이다. 커널은 작은 이진(binary) 파일로써 /boot 디렉터리에 자리한다. 
   /boot 디렉터리에 원하는 커널 파일들을 넣어두면 부팅 시 프로세스를 통해서 해당 커널과 라이브러리(여러 프로그램에서 공통으로 수정없이 사용되는 스크립트 파일) 모듈로 시스템을 가동시킬 수 있다. 

  커널은 모듈라(modular) 커널(마이크로(Micro) 커널로도 불림) - 그래픽, 멀티미디어, 그리고 오피스 프로그램 등 용량이 큰 프로그램을 실행할 때에는 이들과 관련된 라이브러리 모듈들을 모두 메모리에 한꺼번에 로드하고 실행시키면 시스템에 부담이 될 수 있으므로 라이브러리 모듈을 외부 디렉터리에 두고 필요할 때마다 로드시켜서 사용한다. )과

모노리씩(monolithic) 커널 - DNS나 DHCP 서비스와 같이 비교적 라이브러리 모듈이 크지 않은 프로그램을 실행할 때에는 이들과 관련된 라이브러리 모듈을 모두 메모리에 한꺼번에 로드 한 뒤 실행한다. 당연히 처리속도가 더 빠르다) 
두 가지로 나눌 수 있다.  /lib/modules 디렉터리는 Linux 커널이 사용하는 대부분 라이브러리 모듈을 가지고 있으며 일부는 머신이 부팅될 때 로드 되게 된다. 

  커널 작업 시 이용되는 명령어는 다음과 같이 있는데 새로운 Linux 커널을 생성하거나, IoT 등에서 Arduino와 Rassberry Pie와 같은 초미니 컴퓨터에서 모듈을 로드/언로드할 때 이들 명령어가 필수이다. 
lsmod(list module)는 커널에 어느 모듈을 로드시켜서 새로운 커널로 리컴파일(recompile) 할 때 사용되는 명령어이다.
insmod(insert module) 명령어는 실행되고 있는 커널에 새로운 모듈을 로드시키는데 'insmod 파일_명' 형식으로 사용한다. 
modprobe(module probe) 명령어는 로드하고자 하는 모듈의 종속적 모듈이 있는 경우 현재 실행중인 커널의 모듈 디렉터리(/lib/modules/ 아래)에서 이 종속적인 모듈들을 찾아서 해당 모듈을 로딩할 때 자동으로 함께 로드시켜 준다. 'modprobe 옵션 모듈_명' 형식으로 사용한다.
/etc/modprobe.conf 파일은 modprobe 작업을 일괄적으로 수행하기 위해서 /etc 디렉터리에 modprobe.conf 파일을 생성해두고, 각 줄에 로드할 모듈을 위한 alias, options, install, remove, include, 그리고 modprobe 지시어를 지정해두면 modprobe 명령어가 이 파일을 읽고 지시에 따라서 해당 모듈을 로드/언로드해준다. 
rmmod(remove module) 명령어는 실행 중인 Linux 커널에서 특정 모듈을 언로드 할 때  사용되는데 insmod와 다르게 제거할 모듈 명만 지정하면 된다. 

  모듈을 로드/언로드하는 법을 알아보았으므로 이제 커널 리빌드(rebuild)를 알아보고 실제 커널을 업그레이드 해보자. 커널 업그레이드를 커널 컴파일로도 부른다. 여러 소스를 통해서 커널 소스를 쉽게 얻을 수 있고 다양한 방법으로 커널을 운용할 수 있기 때문에 원하는 커널을 사용 중인 시스템에 맞춰 리빌드해서 사용하면 시스템 효율이 좋아질 것이다. 

  새로운 커널을 빌드해서 오래된 커널과 공존시키거나 오래된 커널을 새 커널로 대체해서 시스템을 운영할 수 있지만 현재 운영 중에 있는 커널이 서비스에 필요한 모든 기능이 들어있고 잘 실행되고 있다면 구태여 새로운 커널로 리빌드할 필요는 없다. 하지만 시스템이 새로 설치한 하드웨어를 인식하지 못하거나 일부 기능을 확장시키고자 한다면 커널을 업그레이드해야 할 것이다. 

  현재 커널이 2.6.32라면 전체 커널을 예를 들어서 3.0.1로 모두 올리지 않고 patch-2.6.32. tar.bz2 파일을 다운받아서 2.6.32에서 성능개선이 필요한 커널만 2.6.32로 업데이트해주는 것이 좋다. 시간과 네트워크 대역폭, 그리고 현재 서버 서비스가 실행되지 않고 전체적으로 성능이 저하되었다고 느끼면 새롭게 전체 커널을 3.0.1으로 업그레이드해야 할 것이다.  

  컴파일(Compile)은 보통 두 가지 개념으로 사용되는데   
▪ Kernel compile : Hardware compile 리눅스 버전(커널)을 올리는 작업
▪ Software compile : 어느 소프트웨어를 디폴트로 설치하지 않고 다른 소프트웨어와 연계해서 환경설정을 해서 설치하는 방법 
    =>APM(Apache(Web Server) + PHP(Web Programming Language) + MySQL(Database))