[Android] Operating System (1) - File Permission, Multi-User Linux, Resource Isolations, Process Management

 

 

 

File Permission

Linux의 파일 권한 체계를 사용하여 보안을 유지합니다. 각 파일이나 디렉터리는 소유자, 그룹, 기타 사용자에 대해 읽기(r), 쓰기(w), 실행(x) 권한을 정의합니다.

각 권한 체계는 아래와 같습니다.

• 소유자(owner) : 파일을 생성한 사용자(앱)이며, 기본적으로 모든 권한을 가짐
• 그룹(group) : UID가 같은 사용자 그룹 내 권한. (안드로이드 앱에서는 주로 사용되지 않음)
• 기타 사용자(others) : 소유자와 그룹 외의 모든 사용자이다.
• 안드로이드 앱의 파일은 기본적으로 '660(rw- rw- ---)' 혹은 '600(rw- --- ---)' 권한을 가짐

각 앱의 데이터는 '/data/data/<package>/' 디렉토리에 저장됩니다. 다른 앱이 이 디렉터리에 접근하려면 명시적인 권한(ContentProvider) 또는 Root 권한이 필요합니다.

앱 간 데이터 공유가 필요한 경우에도 ContentProvider 또는 FileProvider를 사용하여 안전하게 공유할 수 있습니다.

 

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Multi-User Linux

하나의 Linux 시스템에서 여러 사용자를 동시에 지원할 수 있는 구조입니다.

각 사용자는 고유한 UID를 가지며, UID는 시스템에 서 해당 사용자가 접근할 수 있는 파일, 프로세스, 네트워크 자원 등을 제어하는 데 사용됩니다.

파일 등 모든 자원은 특정 사용자와 연결되며 사용자 간에는 기본적으로 자원이 공유되지 않습니다.

안드로이드는 Linux의 Multi-User 구조를 그대로 가져와, 다양한 환경에 활용합니다.

 

UID와 앱 격리

• 안드로이드에서는 각 앱을 하나의 사용자로 간주
• 설치된 앱은 고유한 UID를 부여 받아, 다른 앱과 격리됨
• 예) 'com.example.app1'과 'com.example.app2'는 서로 다른 UID를 갖는다. 'app1'은 기본적으로 'app2'의 데이터에 접근할 수 있다.

사용자 프로필

• 안드로이드는 다중 사용자 환경을 지원
• 디바이스에서 여러 사용자 프로필을 생성할 수 있음
• 각 사용자 프로필은 독립적인 앱, 데이터, 설정을 유지
• 디바이스 소유자는 관리자 계정으로 작동하며, 다른 사용자를 생성하거나 삭제할 수 있음

파일 시스템 레벨의 분리

• 안드로이드는 '/data/data/<패키지명>' 디렉터리를 사용해 각 앱의 데이터를 저장
• 이 디렉터리는 앱의 UID를 기반으로 접근 권한이 제어됨 (File Permission 내용 참고)
• UID가 다를 경우, 디렉터리에 접근할 수 없음

프로세스 수준 격리

• 안드로이드의 각 앱은 독립된 프로세스에서 실행됨
• 프로세스 간 통신은 기본적으로 불가능하며, 이를 위해 명시적으로 IPC를 사용해야 함
• 이로 인해 앱 간의 상호작용은 개발자가 제어할 수 있음

💡IPC란?
Inter Process Communication의 약자로, 프로세스 간 데이터 통신 방식을 의미합니다.
대표적으로 PIPE, Message Queue, Shared Memory, Semaphore, Socket 등이 있습니다.

 

 

Multi-User의 장점은 다음과 같습니다.

• 앱 간 데이터 접근을 기본적으로 차단할 수 있어 보안을 강화할 수 있습니다.
• 앱 하나가 비정상적으로 동작하더라도 다른 앱이나 시스템에 영향을 미치지 않아 안정적입니다.
• UID 기반으로 격리되기 때문에 사용자가 필요로 하는 데이터와 리소스에만 접근하므로 리소스를 효율적으로 관리할 수 있습니다.
• 리소스 경합(Resource Contention)을 줄이고, 전체 시스템 성능을 유지할 수 있습니다.

💡Resource Contention이란?
소프트웨어 실행 시 CPU, 메모리, I/O 등의 공유 리소스에 대한 경쟁을 의미합니다.
여러 프로세스가 동일한 공유 리소스를 사용하려고 할 때 발생합니다.

 

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Resource Isolations

안드로이드는 리소스를 분리하여 앱 간의 상호작용을 제한하고, 안정성과 보안을 높입니다.
Resource Isolations은 CPU, 메모리, 네트워크 등 시스템 자원이 여러 앱 간에 독립적으로 사용될 수 있도록 분리하는 기술입니다.

주요 메커니즘은 다음과 같습니다.

 

CPU와 메모리

• 각 앱은 고유한 프로세스 공간에서 실행됨
• 하나의 앱이 메모리를 과도하게 사용해도, 다른 앱이나 시스템에 영향을 미치지 않도록 OOM Killer가 동작

네트워크 리소스

• 각 앱은 네트워크 리소스에 독립적으로 접근하며, ACCESS_NETWORK_STATE와 같은 권한을 통해 제어됨

파일과 디렉터리

• 앱 간 파일 접근은 앞서 설명한 파일 권한 체계를 통해 제어됨

Resource Contention 방지

• 안드로이드는 앱의 우선순위를 기반으로 리소스를 배분하여 중요한 프로세스(예: UI)를 우선으로 보호

 

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Process Management

안드로이드는 Linux 커널의 프로세스 관리 시스템을 기반으로 설계되었으며, 이를 앱 중심의 프로세스 관리로 확장했습니다.

각 앱은 독립된 프로세스에서 실행됩니다. 앱이 처음 실행될 때, 시스템은 그 앱의 프로세스를 생성하고 앱이 종료되거나 백그라운드로 이동하면 해당 프로세스를 정리하거나 재활용합니다.

 

안드로이드는 앱 프로세스에 우선순위를 부여하여 메모리를 효율적으로 관리합니다.

프로세스의 우선 순위는 다음과 같습니다.

1. Foreground Process : 화면에 표시 중인 활동
2. Visible Process : UI에 보이지는 않지만, 사용자와 관련 있는 프로세스
3. Service Process : 백그라운드에서 작업 중인 서비스
4. Background Process : UI와 관련 없는 백그라운드 작업
5. Empty Process : 리소스 최적화를 위해 프로세스만 유지

 

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안드로이드 개발자 로드맵을 따라 정리한 내용입니다.