Intro

진행중인 SFS 프로젝트에서도 Node.js를 사용하고 Node.js관련 면접 준비할 겸 [Node.js 교과서]로 공부한 내용을 정리하고자 한다. 추후에는 [Node.js 디자인 패턴]로 공부한 내용도 추가할 것이다.

1장 노드 시작하기

1.1 핵심 개념 이해

Node.js는 크롬 V8 자바스크립트 엔진으로 빌드된 자바스크립트 런타임입니다. Node.js는 이벤트 기반, 논블로킹 I/O모델을 사용해 가볍고 효율적입니다. Node.js의 패키지 생태계인 npm은 세계에서 가장 큰 오픈 소스 라이브러리 생태계이기도 합니다.

• Javascript Runtime
• 이벤트 기반
• 논블로킹 I/O 모델
• (추가적) 싱글쓰레드

1. 자바스크립트 런타임

• V8 : C++로 작성된 구글의 고성능 자바스크립트 및 웹어셈블리 엔진이다.(출처 : V8 공식홈페이지)
• 런타임(Runtime) : 컴퓨터 과학에서 컴퓨터 프로그램이 실행되고 있는 동안의 동작을 말한다.(출처 : 위키백과)
• Node js = V8 + libuv
  • libuv : C, C++로 작성된 이벤트기반, 논블로킹 I/O 모델 구현 라이브러리이다.
• Node.js 아키텍처
  출처 : https://sjh836.tistory.com/79

2. 이벤트 기반

이벤트 기반 : 이벤트가 발생할 때 미리 저장해둔 작업을 수행하는 방식을 말한다. ex) 클릭이나 네트워크 요청 등이 있다.

• Node.js도 이벤트가 발생하면 이벤트 리스너에 등록해둔 콜백 함수를 호출한다.

• Node.js 내부 구조

  • 이벤트 루프(Event Loop) : 여러 이벤트 동시 발생시 어떤 순서로 콜백 함수를 호출할지 판단하는 역할 담당. 노드가 종료될 때까지 이벤트 처리를 위한 작업을 반복하므로 루프라 부린다.
  • 태스크 큐(Task Queue or Callback Queue) : 이벤트 발생 후 호출되어야 할 콜백 함수들이 기다리는 공간. 콜백들이 이벤트 루프가 정한 순서대로 줄을 서 있으므로 콜백 큐라고도 부른다.
    • API에 따라 마이크로 태스크 큐를 사용하거나, 매크로 태스크 큐를 사용한다.
    • 마이크로 태스크 큐(Event Queue) : requestAnimationFrame, I/O, UI rendering, setTimeout, setInterval, setImmediate
    • 매크로 태스크 큐(Job Queue) : process.nextTick, Promises, queueMicrotask(f), MutationObserver
  • 백그라운드(Background) : 타이머나 I/O 작업 콜백 또는 이벤트 리스너들이 대기하는 곳.
    
    출처 : https://velog.io/@yejineee

• 이벤트 루프 동작 방식
  1. 매크로 태스크 큐에서 가장 오래된 태스크 를 꺼내서 실행시킨다.
  2. 마이크로 태스크 큐에 있는 모든 태스크를 실행시킨다.
  3. 렌더링 작업을 실행한다.
  4. 매크로 태스크 큐에 새로운 매크로 태스크가 나타날 때까지 대기한다.
  5. 1번으로 돌아간다.

3. 논블로킹 I/O 모델

논블로킹 : 이전 작업이 완료될 때까지 멈추지 않고 다음 작업을 수행함을 뜻한다.

출처 : Node.js 교과서(저자 : 조현영)

• 블로킹보다 논블로킹 방식이 같은 작업을 더 짧은 시간 동안 처리할 수 있다.

• 하지만 싱글 스레드라는 한계 때문에 자바스크립트의 모든 코드가 이 방식으로 시간적 이득을 볼 수 있는 것은 아니다. => 노드 프로세스 이외 다른 컴퓨팅 자원을 사용할 수 있는 I/0 작업이 주록 시간적 이득을 많이 보기 때문에 이를 고려하면 좋을 것 같다.

• 논블로킹,블로킹 / 동기, 비동기에 대한 너무 잘 정리된 블로그를 발견해서 첨부한다.

  • 동기&비동기 / 블로킹&논블로킹 완벽 이해하기

4. 싱글 스레드

스레드(Thread) : 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위. 하나의 프로세스는 스레드를 여러개 가질 수 있음. 스레드들은 부모 프로세스의 자원을 공유

프로세스(Process) : 운영체제에서 할당하는 작업의 단위. Node.js나 인터넷 브라우저 같은 프로그램은 개별적인 프로세스. 프로세스 간 메모리 자원 공유 X

• 노드 프로세스는 내부적으로 스레드를 여러개 가지고 있지만 직접 제어할 수 있는 스레드는 하나 뿐 👉🏻 싱글 스레드라고 부름

• 싱글 스레드, 논블로킹 모델

  • 효율적
  • 점원이 아파서 못나오면 매우 치명적
  • 주문을 받거나 서빙하는데 시간이 오래 걸린다면 주문이 많이 들어왔을 때 버거울 수 있음.

출처 : Node.js 교과서(저자 : 조현영)

• 멀티 스레드, 블로킹 모델
  • 점원 한 명에게 문제가 생겨도 다른 점원으로 대체 가능
  • 손님의 늘어날 수록 점원 수도 늘어남
  • 손님 수가 줄었을 때 일하지 않고 노는 점원이 문제
  • 점원을 새로 고용하거나 기존 점원을 해고하는 데 비용 발생
    출처 : Node.js 교과서(저자 : 조현영)

👉🏻 Node.js에서는 cluster와 pm2 패키지를 통해 프로세스 자체를 복사해 여러 작업을 동시에 처리하는 멀티 프로세싱 방식 채택

5. 정리(장 단점)

👉🏻 에어비엔비, 우버, 넷플릭스, 링크드인, 페이팔, 월마트, 이베이 등에서 Node.js를 사용 중.

참고자료

• Node.js 정리 잘 된 블로그
  • https://sjh836.tistory.com/79
  • https://velog.io/@yejineee
• Node.js 교과서(저자 : 조현영)
  • 교보문고
• Node.js 공식문서
• V8 공식문서