노드란?
노드의 정의
Node.js는 크롬 V8자바스크립트 엔진으로 빌드된 자바스크립트 런타임이다.
- 런타임 : 실행기
노드는 서버가 아니다.
- 서버의 역할도 수행할 수 있는 자바스크립트 런타임
- 노드로 자바스크립트로 작성된 서버를 실행할 수 있음
- 서버 실행을 위해 필요한 http / https / http2 모듈을 제공
노드 : 자바스크립트 런타임
- 런타임 : 특정 언어로 만든 프로그램들을 실행할 수 있게 해주는 가상 머신(크롬의 V8 엔진사용)의 상태
- 노드 : 자바스크립트로 만든 프로그램들을 실행 할 수 있게 해 줌
- 다른 러타임으로는 웹 브라우저(크롬, 엣지, 사파리, 파이퍼폭스 등)가 있음
- 노드 이전에도 자바스크립트 런타임을 만들기 위한 많은 시도
- But, 엔진 속도 문제로 실패
내부 구조
2008년 V8엔진 출시, 2009년 노드 프로젝트 시작
노드는 V8과 libuv를 내부적으로 포함
노드 내부는 거의 C++이다
- v8엔진 : 오픈 소스 자바스크립트 엔진 → 속도 문제 개선
- libuv : 노드의 특성인 이벤트 기반, 논블로킹 I/O 모델을 구현한 라이브러리
노드의 특성
1. 이벤트 기반
이벤트가 발생할 때 미리 지정해둔 작업을 수행하는 방식
- 이벤트의 예 : 클릭, 네트워크 요청, 타이머 등
- 이벤트 리스너 : 이벤트를 등록하는 함수
- 콜백 함수 : 이벤트가 발생했을 때 실행될 함수
2. 논블로킹 I /O
논블로킹 : 오래 걸리는 함수를 백그라운드로 보내서 다음 코드가 먼저 실행되게 하고, 나중에 오래 걸리는 함수를 실행
블로킹 - 동기
코드가 순서대로 실행
논블로킹 - 비동기
코드가 순서대로 실행되지 않는다
- 논 블로킹 방식 하에서 일부 코드는 백그라운드에서 병렬로 실행됨
- 일부코드 : I/O 작업 (파일 시스템 접근, 네트워크 요청), 압축, 암호화 등
- 나머지 코드는 블로킹 방식으로 실행 됨
- I/O 작업이 많을 때 노드 활용성이 극대화된다.
3. 프로세스 vs 스레드
프로세스와 스레드
- 프로세스 : 운영체제에서 할당하는 작업의 단위, 프로세스 간 자원 공유X
- 스레드 : 프로세스 내에서 실행되는 작업의 단위, 부모 프로세스 자원 공유
프로그램은 멀티 스레드가 좋지만, 코딩이 매우 어렵다.
노드 프로스세는 멀티 스레드지만 직접 다룰 수 있는 스레드는 하나이기 때문에 싱글 스레드라고 표현
노드는 주로 멀티 스레드 대신 멀테 프로세스 활용
노드는 14버전부터 멀티 스레드 사용 가능
4. 싱글 스레드
싱글 스레드라 주어진 일을 하나 밖에 처리하지 못함
- 블로킹이 발생하는 경우 나머지 작업은 모두 대기해야 함 ⇒ 비효율 발생
대신 논 블로킹 모델을 채택하여 일부코드(I/O)를 백그라운드(다른프로세스)에서 실행 가능
- 요청을 먼저 받고, 완료될 때 응답함
- I/O 관련 코드가 아닌 경우 싱글 스레드, 블로킹 모델과 같아짐
5. 멀티 스레드
싱글 스레드 모델은 에러를 처리하지 못하는 경우 멈춤
- 프로그래밍 난이도 쉽고, CPU, 메모리 자원 적게 사용
멀티 스레드 모델은 에러 발생 시 새로운 스레드를 생성하여 극복
- 단, 새로운 스레드 생성이나 놀고 있는 스레드 처리에 비용 발생
- 프로그래밍 난이도 어려움
- 스레드 수만큼 자원을 많이 사용함
6. 멀테 스레드의 활용
노드 14버전
- 멀티 스레드를 사용할 수 있도록 worker_threads 모듈 도입
- CPU를 많이 사용하는 작업인 경우에 활용 가능
- 멀티 프로세싱만 가능했던 아쉬움을 달래줌
멀티 스레딩 멀티 프로세싱
| 하나의 프로세스 안에서 여러개의 스레드 사용 | 여러 개의 프로세스 사용 |
| CPU 작업이 많을 때 사용 | I/O 요청이 많을 때 사용 |
| 프로그래밍이 어려움 | 프로그래밍이 비교적 쉬움 |
서버로서의 노드
서버 : 네트워크를 통해 클라이언트에 정보나 서비스를 제공하는 컴퓨터 또는 프로그램
클라이언트 : 서버에 요청을 보내는 주체 (브라우저, 데스크탑 프로그램, 모바일 앱, 다른 서버에 요청을 보내는 서버)
노드 서버의 장단점
장점 단점
| 멀티 스레드 방식에 비해 컴퓨터 자원을 적게 사용함 | 싱글 스레드라서 CPU코어를 하나만 사용함 |
| I/O 작업이 많은 서버로 적합 | CPU작업이 많은 서버로는 부적합 |
| 멀티 스레드 방식보다 쉬움 | 하나뿐인 스레드가 멈추지 않도록 관리해야 함 |
| 웹 서버가 내장되어 있음 | 서버 규모가 커졌을 때 서버를 관리하기 어려움 |
| 자바스크립트를 사용함 | 어중강한 성능 |
| JSON 형식과 호환하기 쉬움 |
CPU작업을 위해 AWS Lambda나 Google Cloud Functions 같은 별도 서비스 사용
페이팔, 넷플릭스, 나사, 월마트, 링크드인, 우버 등에서 메인 또는 서브 서버로 사용