Node.js
Node.js는 크롬 V8 자바스크립트 엔진으로 빌드된 자바스크립트 런타임입니다. Node.js는 이벤트 기반, 논블로킹 I/O 모델을 사용해 가볍고 효율적입니다. Node.js의 패키지 생태계인 npm은 세계에서 가장 큰 오픈 소스 라이브러리 생태계입니다.
Node.js is Not Server but Runtime
Runtime
Node.js는 JavaScript 런타임이다.
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런타임: 특정 언어로 만든 프로그램들을 실행할 수 있는 환경
⇒ Node.js는 자바스크립트 프로그램을 컴퓨터에서 실행할 수 있게 해준다.
기존 JavaScript는 브라우저에서만 실행이 가능했으며,
브라우저 이외 환경에서는 실행 속도 문제로 크게 활용되지 못했음
Node.js의 역사
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2008년 - 구글이 V8 엔진을 사용한 크롬을 출시
다른 JavaScript 엔진에 비해 매우 빠른 속도를 자랑했으며, 오픈 소스로 코드가 공개됨
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2009년 - Ryan Dahl은 V8 엔진 기반의 노드 프로젝트를 시작
Node.js의 구조
- V8
- C, C++ 로 구현
- libuv
- C, C++ 로 구현
- 노드의 특성인 이벤트 기반, 논블로킹 I/O 모델을 구현
이벤트 기반
이벤트가 발생할 때 미리 지정해둔 작업을 수행하는 방식을 의미
이벤트: 클릭, 네트워크 요청 등
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이벤트 기반 시스템은 특정 이벤트가 발생할 때 무엇을 할지 미리 등록해두어야함
⇒ Event Listner에 callBack 함수를 등록해 두어야함
버튼을 누르면 경고 창을 띄우도록 설정
⇒ 클릭 이벤트 리스너에 경고 창을 띄우는 콜백 함수를 등록
Node는 이벤트 기반 방식
- 이벤트가 발생 ⇒ 이벤트 리스너에 등록해둔 콜백 함수를 호출
- 이벤트가 없거나 발생한 이벤트를 모두 처리 ⇒ Node는 다음 이벤트가 발생할 때까지 대기
이벤트 루프
- 여러 이벤트가 동시 발생했을 때, 어떤 순서로 콜백 함수를 호출할지를 판단
- Node는 JavaScript 코드에서 맨 위부터 한 줄씩 실행
& 함수 호출 부분을 발견 시 호출한 함수를 호출스택에 넣음
function first() {
second();
console.log('첫 번째');
}
function second() {
third();
console.log('두 번째');
}
function third() {
console.log('세 번째');
}
first(); 세 번째
두 번째
첫 번째위 코드를 실행 시
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main 함수가 호출 스택에 들어감
-
first() 함수 호출
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second() 함수 호출
-
third() 함수 호출
호출스택은 아래와 같이 쌓임
즉, 쌓인(호출된) 순서와 반대로 실행된다.
함수 실행이 완료되면 호출 스택에서 지워지며, third, second, first, main 순으로 지워지며, main 함수까지 모두 완료 시 호출 스택은 비어짐
- 호출 스택 & 태스크 큐 & 백그라운드
- 태스크 큐(콜백 큐): 이벤트가 발생 후 호출되어야 할 콜백 함수들이 기다리는 공간
- 백그라운드: 1) 타이머, 2) I/O 작업 콜백, 3) 이벤트 리스너 들이 대기하는 곳
function run() {
console.log('3초 후 실행');
}
console.log('시작');
setTimeout(run, 3000);
console.log('끝');시작
끝
3초 후 실행호출 스택에 쌓이는 순서
- main이 호출 스택에 들어감
- setTimeout 함수가 호출 스택에 들어감
호출 스택 실행 순서
- setTimeout 실행
- 타이머와 함께
runcallBack을 백그라운드로 보냄 (호출 스택에서 setTimeout 삭제) - 호출 스택에서 main 삭제
- 백그라운드는 3초를 세고 run 함수를 테스크 큐로 보냄
- (호출스택이 비어있으므로) 태스크 큐에서 함수를 하나씩 가져옴
- 호출 스택에 가져온 함수를 실행
만약에 호출 스택에 함수가 굉장히 많아서 3초후에도 호출 스택에 실행할 함수가 남아있다면, run 함수는 호출 스택에 그만큼 더 늦게 올라오고 3초가 지난 후에도 실행되지 않을 수 있음
⇒ setTimeout의 시간이 정확하지 않을 수도 있는 이유!
논블로킹 I/O
논블로킹: 이전 작업이 완료될 때까지 멈추지 않고 다음 작업을 수행하는 것
블로킹보다 논블로킹 방식에서 같은 작업을 더 짧은 시간에 처리
but. 싱글 스레드라는 한계로 인해 JavaScript의 모든 코드가 이 방식으로 시간적 이득을 볼 수 없음
- Node Process & I/O 작업이 주로 시간적 이득을 봄
I/O
입력(Input) & 출력(Output)을 의미
예시: 파일 시스템 접근(파일 읽기, 쓰기, 폴더 만들기 등), 네트워크 요청 작업
블로킹 - 논블로킹 & 동기 - 비동기
엄연히 따지면 다른 개념이지만, 동기-블로킹, 비동기-논블로킹이 유사한 관계라고 볼 수 있음
- 블로킹 vs 논블로킹 코드 비교
- 블로킹 방식
function longRunningTask() {
// 오래 걸리는 작업
console.log('작업 끝');
}
console.log('시작');
longRunningTask();
console.log('다음 작업');시작
작업 끝
다음 작업longRunningTask 함수가 호출되면,
이 작업이 완료되기 전까지 console.log('다음 작업')이 호출되지 않음
- 논블로킹 방식
function longRunningTask() {
// 오래 걸리는 작업
console.log('작업 끝');
}
console.log('시작');
setTimeout(longRunningTask, 0);
console.log('다음 작업');시작
다음 작업
작업 끝setTimeout을 통해 콜백 함수(longRunningTask)가 태스크 큐로 보내짐
다음 작업이 먼저 실행된 후 오래걸리는 작업이 완료됨
setTimeout(콜백, 0)
- 코드를 논블로킹으로 만들기 위해 사용하는 기법 중 하나
- 밀리초를 0으로 설정하더라도 바로 실행되지 않고 기본적인 지연시간 이후에 실행됨
(HTML5 브라우저는 4ms, Node는 1ms 의 지연시간이 있음)
싱글 스레드
주어진 작업을 스레드 하나로 혼자 처리해야함
Thread: 컴퓨터 작업을 처리할 수 있는 일손
Multi-Thread: 여러 개의 스레드가 일을 나눠서 처리할 수 있음
-
JavaScript, Node는 싱글 스레드
한 번에 한 가지 일만 처리하므로 어떤 작업에서 블로킹이 발생하면, 다음 일을 처리하지 못함
Multi Thread가 Single Thread 보다 나은가? No.
한 음식점에 점원이 한 명 - 손님이 여러 명일 때 (싱글 스레드)
- 싱글스레드 - 블로킹 모델
한 명의 손님에 대한 주문 - 요리 - 서빙을 모두 마쳐야 다음 손님에 대한 응대를 시작 - 싱글스레드 - 논블로킹 모델 (Node 방식)
한 명의 손님에 대한 주문 - 요리하는 중에 다른 손님에 대한 주문 - 요리,
요리가 완료되면 완료되는 순서로 손님에게 서빙 (주문한 순서 ≠ 서빙한 순서일 수도)
장점: 혼자서 많은 일을 처리
단점: 점원 한 명에게 문제가 생기면 크리티컬한 문제 발생
한 음식점에 점원이 여러 명, 손님이 여러 명일 때 (멀티 스레드)
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멀티스레드 - 블로킹 모델
손님 한 명당 점원이 한 명씩 맡아 주문을 받고 서빙
장점: 손님 처리에 장점, 점원 한 명에게 문제가 생겨도 다른 점원으로 대체 가능
단점**: 손님의 수가 늘어날수록 → 점원의 수 증가 // 손님 수가 감소하면 → 노는 점원이 발생 -
프로세스 vs 스레드
프로세스(Process): 운영체제에서 할당하는 작업의 단위
(Node, Internet Browser 등은 개별적인 프로세스 → 프로세스 간 메모리 등 자원 공유는 일어나지 않음)
스레드(Thread): 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위
(하나의 프로세스는 여러 개의 스레드로 구성되며, 스레드들은 부모 프로세스의 자원을 공유)
- Node의 Thread - Process 구조
Node도 내부적으로는 여러 개의 Thread를 가지고 있지만, 우리가 제어할 수 있는건 하나뿐 ⇒ 싱글 스레드
Thread를 늘리는 대신 Process를 복사해 여러 작업을 동시에 처리하는 Multi Processing 방식을 채택
(JavaScript 언어 자체가 Single Thread 특성을 띄고 있기 때문에 Multi Processing 방식을 채택)
