Nodejs 모듈이 구현되는 방법

NodeJS: Advanced Concepts 수업을 듣고 정리한 내용입니다.
최초 발행일 2020-01-04

Nodejs 서버를 만들 때 crypto nodejs 라이브러리의 pbkdf2 함수를 실행시키면 nodejs 내부적으로 어떤 일이 일어나는지를 정리해본다. 참고로 pbkdf2 함수는 비밀번호를 암호화하여 해시값을 리턴하는 해시 함수이다.

nodejs 프로젝트 깃헙에서 nodejs 프로젝트의 폴더구조를 보면 lib 폴더와 src 폴더가 있다. lib 폴더에는 nodejs 어플리케이션을 만들 때 require하는 자바스크립트 코드로 정의된 모든 모듈과 함수가 포함된다. 즉 nodejs 프로젝트에서 자바스크립트로 작성된 모든 파일들이 lib 폴더에 있다.

src폴더에는 위의 자바스크립트 코드로 정의된 모든 모듈과 함수들이 C++로 구현되어 있다. Nodejs 어플리케이션에서 pbkdf2 함수가 실행되면 궁극적으로는 이에 해당하는 C++ 코드가 실행된다.

nodejs 프로젝트에 정의된 pbkdf2 함수를 보면 다음과 같다. 이 함수의 맨 끝부분에서 호출되는 함수를 보면 _pbkdf2 함수가 있다. _pbkdf2 함수는 이 자바스크립트 파일의 상단에서 internalBinding되어 이 자바스크립트 파일에서 호출할 수 있다.

const { Buffer } = require('buffer');
const { pbkdf2: _pbkdf2 } = internalBinding('crypto');
// MORE REQUIREs...

function pbkdf2(password, salt, iterations, keylen, digest, callback) {
  if (typeof digest === 'function') {
    callback = digest;
    digest = undefined;
  }

  ({ password, salt, iterations, keylen, digest } = check(
    password,
    salt,
    iterations,
    keylen,
    digest
  ));

  //ERROR CHECKING AND DO MORE STUFF...

  handleError(_pbkdf2(keybuf, password, salt, iterations, digest, wrap), digest);
}

최종적으로 실행이 되는 이 함수 _pbkdf2 함수 는 C++ 함수이다. 바인딩을 통해 자바스크립트 코드와 C++ 코드가 연결된 것이다. 즉 nodejs 서버를 만들 때 프로그래머가 nodejs 모듈 함수(자바스크립트)를 사용하면 내부적으로는 이에 해당하는 C++ 코드가 실행된다.

inline void PBKDF2(const FunctionCallbackInfo<Value>& args) {
  auto rv = args.GetReturnValue();
  Environment* env = Environment::GetCurrent(args);
  CHECK(args[0]->IsArrayBufferView());  // keybuf; wrap object retains ref.
  CHECK(args[1]->IsArrayBufferView());  // pass
  CHECK(args[2]->IsArrayBufferView());  // salt
  CHECK(args[3]->IsUint32());  // iteration_count
  CHECK(args[4]->IsString());  // digest_name
  CHECK(args[5]->IsObject() || args[5]->IsUndefined());  // wrap object
  std::unique_ptr<PBKDF2Job> job(new PBKDF2Job(env));

  //SOME MORE C++ CODE...
}

// C++ 함수를 자바스크립트에서 사용할 수 있도록 export
env->SetMethod(target, "pbkdf2", PBKDF2);

그리고 이 C++파일에서는 V8 엔진의 코드와 libuv의 코드도 실행되고 있는 것을 확인해 볼 수 있다. uv로 시작되는 변수 또는 함수가 libuv 코드이다.(uv_once)

using v8::Array;
using v8::ArrayBufferView;
using v8::Boolean;
using v8::ConstructorBehavior;
using v8::Context;

//...

void Initialize(Local<Object> target,
                Local<Value> unused,
                Local<Context> context,
                void* priv) {
  static uv_once_t init_once = UV_ONCE_INIT;
  uv_once(&init_once, InitCryptoOnce);

//...

이 과정을 그림으로 정리해보면 다음과 같다. 아래의 그림 자료가 최신의 자료는 아니라서 바인딩 함수가 약간 다르다. 위의 코드에서는 internalBinding 함수를 통해 바인딩 하지만 아래의 자료에서는 process.binding()으로 바인딩을 한다. nodejs가 업데이트되면서 바인딩 함수도 새로 작성된 것이다.