1.Node(노드)란?

 

이번에는 노드에 대해서 알아보도록 하겠습니다. ( 참고서 : Node.js 인 액션 )

 

먼저 노드란 무엇일까요? 노드는 2009년에 첫선을 보였는데요 노드의 공식 웹사이트(http://www.nodejs.org)에서는 노드를 "크롬의 자바스크립트 실행 환경에 기반을 둔 빠르고 확장성 있는 네트워크 애플리케이션을 만들기 위한 플랫폼"이라고 정의하고 있습니다. 노드는 이벤트 주도 방식과 논블럭킹 I/O 방식을 사용하는데, 이는 가볍고 효율적이며 분산 환경에서 실행되는 데이터 집약적인 실시간 애플리케이션에 매우 적합합니다.

 

☞ 노드는 자바스크립트 기반입니다

노드는 구글 크롬에 탑재된 V8 가상 머신을 서버 프로그래밍에 사용하는데요 V8은 바이트코드를 실행하거나 인터프리터를 사용하는 중간 과정을 없애고 네이티브 기계어로 컴파일하는 방식으로 노드에 상당한 성능 향상을 가져왔습니다. 또한, 노드가 서버상에서 자바스크립트를 실행하기 때문에 얻을 수 있는 이점이 있습니다.

• 개발자는 하나의 언어로 웹 애플리케이션을 개발할 수 있기 때문에 서버와 클라이언트를 넘나드는 비용을 줄일 수 있습니다.

• JSON은 보편적인 데이터 교환 포맷으로 자바스크립트에 바탕을 두고 있습니다.
• 자바스크립트는 NoSQL데이터베이스에서 사용되는 언어로 상호작용하기에 아주 적합합니다.
• 노드가 사용하는 V8 가상 머신은 ECMA스크립트 표준을 준수하고 있습니다. 다시 말해, 노드가 사용하고 있는 자바스크립트의 새로운 기능을 모든 브라우저가 지원할 때까지 기다릴 필요가 없습니다.

노드의 환경을 이해하기 위해 먼저 가장 친숙한 자바스크립트 환경인 '브라우저'에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

☞ 비동기와 이벤트 : 브라우저

노드는 서버 측 자바스크립트에 이벤트 주도 방식과 비동기 플랫폼을 제공합니다. 이는 브라우저가 클라이언트에서 자바스크립트를 사용할 수 있게 한 것 처럼 서버에서 자바스크립트를 사용할 수 있게 합니다. 노드가 동작하는 방식을 이해하려면 브라우저의 동작 방식을 이해하는 것이 중요합니다. 브라우저와 노드 모두 이벤트 주도 방식을 사용하며 논블럭킹 방식으로 I/O를 처리합니다.

 

☞ 비동기와 이벤트 : 서버

대부분 서버 측 프로그래밍의 일반적인 I/O 모델에 친숙할 것이라고 생각이 드는데요 간단히 PHP로 작성한 예를 들어 보겠습니다.

$result = MYSQL_query('SELECT * FROM myTable');
print_r($result);

 

위 코드에서는 I/O가 실행되고 모든 데이터가 도착할 때까지 프로세스가 멈춥니다. 대부분 어플리케이션에서 이런 방식은 잘 동작하고 따라하기 쉽습니다.

그러나 I/O 실행이 지연되면 어느 부분에서든 10ms에서 수분까지 소요될 수 있습니다. 지연은 예상치 못한 원인에서 비롯될 수 있습니다.

1. 디스크의 유지보수 작업 수행으로 읽기/쓰기가 정지될 때

2. 데이터베이스의 부하가 높아져 질의 수행이 느려질 때

3. 알 수 없는 이유로 sitexyz.com에서 자원을 가져오는 것이 갑자기 느려졌을 때

만약 프로그램이 I/O 대기 중일 때, 서버가 더 많은 요청을 처리해야 한다면 어떻게 될까요? 대체로 이런 상황에서 멀티스레드 접근법을 사용할 것입니다.

일반적인 구현 방법은 하나의 연결당 하나의 스레드를 사용하고 여러 연결을 위한 스레드 풀을 만드는 것인데요 스레드는 프로세서가 하나의 태스크를 처리하기 위한 계산 작업 공간이라고 볼 수 있습니다. 대부분의 경우 스레드는 프로세스 내부에 포함돼 있으며 자신의 작업 메모리를 유지합니다. 그리고 각 스레드는 하나 이상의 서버 연결을 처리합니다. 이는 적어도 오랫동안 이렇게 일해 온 개발자에게는 자연스러운 방법처럼 들리겠지만, 어플리케이션 내부에서 스레드를 관리하는 것은 굉장히 복잡할 수 있습니다. 또한, 많은 수의 서버 연결을 동시에 처리해야 하는 경우라면 스레딩은 운영체제의 자원에 부담을 주게 됩니다. 스레드는 추가적인 RAM을 사용할뿐만 아니라 CPU의 문맥 교환이 필요합니다.

 

이를 설명하기 위해 엔진엑스(NGINX)와 아파치(Apache)를 비교하여 성능을 측정해 볼 수 있습니다.

엔진엑스(NGINX)는 아파치와 같은 HTTP 서버지만 I/O 대기가 있는 멀티 스레드 접근법 대신 브라우저나 노드처럼 비동기 I/O와 이벤트 루프를 사용하고 이러한 방식을 선택함으로써 엔진엑스(NGINX)는 더 많은 요청과 클라이언트 연결을 처리할 수 있게 됐고, 요청에 더욱 빠르게 반응하는 솔루션으로 자리매김했습니다.

 

노드에서 I/O는 대부분 주 이벤트 루프 외부에서 수행되어 엔진엑스처럼 효율적이고 요청에 잘 반응 할 수있는 상태가 되게 합니다. 이런 방식에서 프로세스는 I/O 집약적이기 어려운데 수행이 멈춰진 상태에서도 I/O 지연 때문에 서버가 장애를 일으키거나 자원을 소비하지 않기 때문입니다. 이런 이유로 서버는 일반적으로 수행 성능을 가장 저해하는 부분에서 짐을 덜 수 있게 되었습니다.