Node.js

서버

• 네트워크를 통해 클라이언트에 정보나 서비스를 제공하는 컴퓨터 혹은 프로그램
• 앱이나 웹 사용 시 필요한 데이터(아이디, 비밀번호, 이메일 등), 서비스의 데이터 생성되는데 이러한 데이터를 저장하고 클라이언트로 받아오는 역할.
• 서버가 클라이언트가 될 수도 있음(요청을 보낼 수 있음)

서버는 클라이언트 요청에 응답을 한다.

클라이언트

• 요청을 보내는 주체
• 브라우저 / 데스크톱 프로그램 / 모바일 앱 / 다른서버에 요청을 보내는 서버

예시

1. 웹사이트 방문 시,

• 요청 : 주소창에 웹 사이트 주소 입력
• 응답 : 서버로부터 웹 사이트 페이지 받아와서 요청자의 브라우저에 띄움

2. 모바일 앱 설치 시,

• 요청 : 플레이 스토어, 앱스토어에서 원하는 앱 고른 후 설치버튼 누름
• 응답 : 앱 내려받기 됨

노드

• Chrome V8 Javascript엔진으로 빌드된 자바스크립트 런타임
• 자바스크립트 프로그램을 컴퓨터에서 실행할 수 있음
• V8, libuv 라이브러리 사용 : C, C++로 구현(자바스크립트 코드를 노드가 알아서 연결해줌)
• V8 : 오픈 소스 자바스크립트 엔진
• libuv : 논블로킹 I/O, 이벤트 기반

노드는 자바스크립트 실행기임.

런타임

• 특정 언어로 만든 프로그램들을 실행할 수 있는 환경

기존 자바스크립트 프로그램 실행환경

• 웹 브라우저 위에서만 실행 가능
• 브라우저 : 자바스크립트 런타임 내장하고 있음.
• 2008년 구글 크롬 출시

이벤트 기반(Event-driven)

• 이벤트 발생 시 미리 지정해둔 작업을 수행하는 방식
• 이벤트 : 클릭, 네트워크 요청 등
• 이벤트 기반 시스템에서 특정 이벤트 발생 시, 무슨 동작을 할지 미리 등록

이벤트 리스너에 콜백 함수를 등록한다.

예시

1. 버튼 클릭 시 경고창 띄우도록 설정

• 클릭 이벤트 리스너에 경고창을 띄우는 콜백함수 등록
• 이벤트 발생
• 콜백 함수가 실행됨

노드의 경우

• 이벤트 발생 시 이벤트 리스너에 등록해둔 콜백 함수 호출
• 발생한 이벤트 없거나 발생했던 이벤트 처리 완료되면 다음 이벤트 발생할 때까지 대기

이벤트 루프(Event Loop)

• 여러 이벤트 동시에 발생 시 어떤 순서로 콜백 함수를 호출할지 판단

function first() {
	second();
    console.log('first');
}
function second() {
	third();
    console.log('second');
}
function third() {
    console.log('third');
}
first();

• 함수 호출 스택(call stack) : anonymous, first(), second(), third() 순
• 함수 실행 : third(), second(), first(), anonymous 순으로 호출 스택의 역순
• 실행되는 동안 호출 스택에 머물다가 실행 완료되면 호출 스택에서 사라짐.

anonymous 함수

• 처음 실행 시의 전역 컨텍스트(global context)
• context : 함수 호출되었을 때 생성되는 환경
• 자바 스크립트 코드는 실행 시 기본적으로 전역 컨텍스트 안에서 돌아감

function run(){
	console.log('3초 후 실행');
}
console.log('시작');
setTimeout(run, 3000);
console.log('끝');

콘솔 : 시작, 끝, 3초 후 실행

1. 호출 스택에 setTimeout() 쌓임(타이머 실행 전)
2. setTimeout() 실행 시 콜백 run은 백그라운드로 보내짐(setTimeout은 호출스택에서 pop), anonymous 실행 후 pop
   2.1. 호출 스택이 비어 있으면 이벤트 루프는 태스크 큐에서 함수를 하나씩 가져와서 호출 스택에 넣고 실행함.
3. 백그라운드에서 3초 후 태스크 큐로 보냄
4. 호출 스택 실행이 끝나 비워짐
5. 이벤트 루프가 태스크 큐의 콜백을 호출 스택으로 올림
6. run 실행되고 pop
7. 이벤트 루프는 태스크 큐에 콜백이 올때까지 대기.

이벤트 루프

• 이벤트 발생 시
  호출할 콜백 함수들 관리
• 호출된 콜백 함수의 실행 순서 결정하는 역할
• 노드 종료될 때까지 이벤트 처리를 위한 작업을 반복하므로 루프라고 부름

백그라운드

• 타이머(setTimeout), 이벤트 리스너들이 대기하는 곳
• 자바스크립트가 아닌 다른 언어로 작성된 프로그램
• 여러 작업이 동시에 실행될 수 있음

태스크 큐

• 정해진 순서대로 콜백들이 줄 서 있으므로 콜백 큐라고 부름
• 이벤트 발생 후 태스크 큐로 이벤트 리스너, 타이머의 콜백함수가 올라옴
• 특정한 경우에는 순서가 바뀌기도 함
• 여러 개의 큐로 이뤄져 있음.

싱글스레드

• 자바스크립트 코드는 싱글 스레드이기 때문에 코드가 동시에 실행 X

  노드 실행 시 프로세스 하나 생성되고 그 프로세스 내 여러개의 스레드를 생성하지만, 직접 제어가능한 스레드는 하나뿐 === 싱글스레드처럼 여겨짐

• 블로킹이 심하게 일어나는 작업만 아니면 괜찮음. 논블로킹으로 대기 시간을 최대한 줄이는 방법도 있음.

프로세스

• 운영체제에서 할당하는 작업의 단위
• 노드나 웹 브라우저 같은 프로그램들
• 프로세스 간 메모리 등의 자원 공유 X

스레드

• 프로세스 내 실행되는 흐름의 단위
• 스레드를 여러 개 생성해 여러 작업을 동시에 처리할 수 있음
• 부모 프로세스의 자원 공유
• 같은 주소의 메모리에 접근 가능하므로 데이터 공유 가능

멀티스레드 vs 싱글스레드

예시

1. 싱글스레드, 블로킹
   • 1명의 점원, 여러 명의 손님
   • 주문을 받은 후 요리 나올때까지 대기하다가 서빙 후 다음 주문 받음(블로킹)
   • 제일 비효율적임
2. 싱글스레드, 논블로킹
   • 노드 채택 방식
   • 여러 명의 손님 주문을 다 받음
   • 요리 완료된 순대로 서빙
   • 블로킹, 논블로킹 방식에 따라 요리 완료 순서는 다르므로 주문순서와 서빙순서는 미일치
   • 점원이 쓰러지거나 요리 시간이 오래걸리는 요리가 많이 들어오면(CPU 많이 쓰는 작업) 버거움
3. 멀티스레드, 블로킹
   • 손님 한 명 당 점원 1명씩 배치
   • 점원 한 명 없어도 다른 인원으로 배치 가능
   • 손님이 늘어나면 점원도 같이 늘어나고, 손님이 줄어들면 노는 점원 발생
   • 점원 고용, 해고에 따라 비용 발생 및 구현도 어려움..

멀티스레딩 vs 멀티프로세싱

1. 멀티스레딩
   1.1. 하나의 프로세스 안에서 여러 개의 스레드 사용
   1.2. CPU 작업이 많을 때 사용
   1.3. 프로그래밍 어려움
2. 멀티프로세싱
   2.1. 여러 개의 프로세스 사용
   2.2. I/O 요청이 많을 때 사용
   2.3. 프로그래밍이 비교적 쉬움

스레드풀

• 노드가 특정 동작을 수행할 때 스스로 멀티스레드 사용
• 암호화, 파일 입출력, 압축 등

워커 스레드

• 노드 12버전 이후부터는 멀티 스레드 가능해짐
• CPU 작업이 많은 경우 워커 스레드 이용하면 됨.

논 블로킹 I/O

• 코드는 동시에 실행될 수 없으나 자바스크립트 아닌 I/O 작업 같은 것은 동시에 처리 가능
• 파일 시스템 접근(파일 읽기, 쓰기, 폴더 만들기 등), 네트워크를 통한 요청 등
• 이전 작업이 완료될 때까지 대기하지 않고 다음 작업을 수행함

블로킹

• 이전 작업이 끝나야만 다음 작업을 수행함.

동시에 처리할 수 있는 작업들은 최대한 묶어서 백그라운드로 넘겨 시간 절약

예시

• w1,2,3,4,5 중 1,3,5는 동시에 처리 가능함.
• 블로킹 방식에서는 모든 작업 처리 시 5초 소요
• 논블로킹 방식에서는 모든 작업 처리 시 3초 소요

작업 순서에 따라 성능이 크게 달라짐.

function longRunTask(){
	...//블로킹 방식의 I/O 작업 수행(시간 오래 걸리는 작업)
    console.log('작업 끝');
}
console.log('시작');
longRunTask();
console.log('다음');

시작, 작업 끝, 다음

function longRunTask(){
	...//블로킹 방식의 I/O 작업 수행(시간 오래 걸리는 작업)
    console.log('작업 끝');
}
console.log('시작');
setTimeout(longRunTask, 0);
console.log('다음');

시작, 다음, 작업 끝

• setTimeout(콜백, 0) : 코드를 논블로킹으로 만들기 위한 코드(0초라도 기본 지연시간 있어서 바로 실행되지는 않음)
• 논블로킹 방식은 단지 실행순서를 바꿔주는 것임.
• 실행 순서를 바꿔 간단한 작업들이 대기하는 상황을 막음

논블로킹 != 동시(concurrent)

• 동시성 : 동시 처리 가능한 작업을 논블로킹 처리해야 함