HANDLE 구조체와 Kernel Object

이 내용을 쓰기 전에 많이 고민을 했던 것은 다름이 아닌 프로세스에 대한 설명과 운영체제 커널에 대한 전반적인 이야기를 포스팅을 해야할까, 하지 않아도 될까 라는 고민을 많이 한 채 이 내용을 바로 다이렉트로 포스팅하게 되었습니다.

그래서, 이 포스팅을 보시기 전에, 반드시 운영체제 커널에 대한 전반적인 이해와 프로세스에 대한 기초적이고, 기본적인 부분을 숙지 후, 이 포스트를 보시면 감사하겠습니다.

Kernel Object

커널 오브젝트라는 것은 말 그대로 커널 객체입니다. 여러분들이 사용하는 Windows에서 커널 안에 존재하며 그에 의해 관리되는 리소스 정보를 담고 있는 데이터 블록의 일종입니다. 쉽게 한 번 이야기해보겠습니다.

운영체제 커널에는 시스템의 운영을 위해, 파일, 프로세스, 쓰레드가 존재합니다. 여러분들이 직접 데이터를 저장하기 위해 파일이라는 개체를 사용을 하고, 어떤 프로그램을 이용해 서비스를 제공받기 위해서 프로그램을 실행하게 되는데, 그 실행된 프로그램은 프로세스라는 개체를 사용하게 됩니다.

그렇다면 예를 들어, 어떤 파일(neonkid.txt)라는 것이 있다면, 이 파일 자체가 커널 오브젝트인가? 그것은 아닙니다. 커널 오브젝트는 이 리소스 자체를 이야기하는 것이 아니라 이 리소스를 관리하기 위한 최소한의 정보를 담고 있는 것입니다. 우리가 사용하는 Windows의 파일에 대한 정보에는 어떤 것이 있는지 한 번 알아보겠습니다.

파일 한 개에 대한 정보에는 이 파일이 디렉토리인지, 일반 파일인지에 대한 정보, 그 외에 이것이 혹시 'Read-only' 속성, 혹은 'Hidden' 속성을 가지고 있는지 등에 대한 정보가 나와 있습니다. 이런 정보들이 바로 커널 오브젝트에 해당 합니다. 이 예시 이외에 다른 것들도 존재합니다.

프로세스 또한 마찬가지입니다. 프로세스 자체가 커널 오브젝트가 아닌 프로세스를 관리하기 위해 사용하는 정보들 예를 들자면, 위 화면처럼 PID, Process Status(CPU) 등의 정보들이 바로 커널 오브젝트에 속합니다.

그렇다면 이 커널 오브젝트는 어떻게 생성되고, 사용될까요?

프로세스의 경우, 운영체제 커널에는 프로세스 스케줄러가 존재합니다. (프로세스에 대한 기본적인 지식이 필요한 내용입니다.) 이 스케줄러가 원활한 프로세스 관리를 위해 우선 순위가 어떤지, 부모 프로세스가 존재하는지 등의 정보를 해당 프로세스가 실행될 때 그 커널 오브젝트를 커널이 생성해서 관리합니다.

그림이 조금 허접한 점, 이해를 부탁드립니다... ㅠ 보다시피 사용자가 프로그램을 실행하게 되면, 커널에서는 프로세스를 생성한 후, 해당 프로세스에 대한 커널 오브젝트를 생성하게 됩니다. 위 그림은 제가 cmd.exe를 실행시켜서 해당 커맨드에 notepad.exe를 실행시킨 결과 그림입니다.

HANDLE 구조체

윈도우 프로그래밍을 하다보면, HANDLE 구조체를 많이 접하시게 될 것입니다. HANDLE 구조체는 커널 오브젝트를 건드리기 위한 구조체 중 하나입니다.

여러분들이 코딩을 하다보면, 현재 실행하고 있는 프로세스 혹은, 스토리지에 있는 프로그램을 실행해 프로세스를 생성해야할 경우가 생깁니다. 하지만 이들 프로세스를 생성하거나 파일을 건드리려면, 먼저 커널 오브젝트에 접근해야할 것입니다. 왜냐하면, 어떤 리소스에 접근하기 전에, 프로그램에서는 해당하는 리소스의 정보를 가져와야하기 때문이지요.

하지만 위에서도 말했다시피 커널 오브젝트는 커널이 생성하고 관리하는 것입니다. 그러므로 당연히 사용자가 이를 건드릴 수가 없습니다. (운영체제의 개론을 아시는 분이라면 이해가 되시는 내용일 것입니다.) 

그래서 나타난 것이 바로 HANDLE 구조체입니다. 

여러분들이 프로그램을 이용해서 내가 원하는 어떤 프로세스의 우선순위를 바꾸고 싶다. 아니면 프로그램을 이용해서 어떤 파일에 대한 내용이나 권한을 수정하고 싶다. 이럴 경우, 커널 오브젝트에 직접적인 접근은 안 되지만, HANDLE 구조체를 이용해서 간접적인 접근은 가능합니다.

사실상 HANDLE과 커널 오브젝트는 같은 대상입니다. 다만, 핸들은 프로그램에서 사용할 수 있는 껍데기이고, 그 내용물은 바로 커널 오브젝트라고 보시면 됩니다. 

Coding...

자 이제 개념을 숙지하셨다면, 코딩 부분으로 넘어오시면 되는데, 이 부분은 차기 포스트에서 따로 포스팅하도록 하겠습니다. 코딩을 하시기 전에, 반드시 위 두 개의 개념을 숙지하신 후 진행해주시기 바랍니다.