[node.js] 노드 시작하기

1. 노드의 정의

- 노드는 서버가 아니다. 자바스트립트 엔진으로 빌드된 자바스크립트 런타임

- 실행기. 자바스크립트를 실행

 

서버

- 노드는 서버 애플리케이션을 실행하는 데 제일 많이 사용

- 서버 : 네트워크를 통해 클라이언트에 정보나 서비스를 제공하는 컴퓨터 또는 프로그램을 말함

- 클라이언트 : 요청을 보내는 주체

- ex) 주소창에 웹 사이트 주소를 입력(요청)하면 그 주소에 해당하는 컴퓨터 위치를 파악하고 웹 사이트 페이지를 받아와서 요청자의 브라우저(클라이언트)에 띄운다(응답)

- ex) 모바일 앱 설치 ➡ 앱스토어에서 원하는 앱을 고른 후 설치 버튼을 누르면(요청) 내려받기(응답)이 시작

- 서버는 클라이언트의 요청에 대해 응답을 한다.

 

자바스크립트 런타임

- 노드는 자바스크립트 런타임. 

- 런타임 : 특정 언어로 만든 프로그램들을 실행할 수 있는 환경을 뜻함

- 노드는 자바스크립트 프로그램을 컴퓨터에서 실행할 수 있음 (자바스크립트 실행기)

 

- 구글이 V8 엔진을 사용해 크롬을 출시, V8 엔진은 매우 빨랐음

- 노드의 라이브러리 (V8, libuv)는 C와 C++로 구현

- libuv 라이브러리는 노드의 특성인 이벤트 기반, 논 블로킹 I/O 모델을 구현

 

이벤트 기반

- 이벤트 기반(event-driven) : 이벤트가 발생할 때 미리 지정해둔 작업을 수행하는 방식 의미

- 이벤트 기반 시스템에서는 특정 이벤트가 발생할 때 무엇을 할지 미리 등록해두어야 함 ⬅ 이벤트 리스너(event listner)에 callback 함수를 등록한다고 표현

- 노드도 이벤트 기반 방식 ➡ 이벤트가 발생하면 이벤트 리스너에 등록해둔 콜백 함수 호출, 발생한 이벤트가 없거나 이벤트를 다 처리하면 노드는 다음 이벤트가 발생할 때까지 대기

- 이벤트 기반 모델에서는 event loop 라는 개념 등장 ➡ 여러 이벤트가 발생했을 때 어떤 순서로 콜백 함수를 호출할지를 이벤트 루프가 판단

function first() {
  second();
  console.log('첫 번째');
}
function second() {
  third();
  console.log('두 번째');
}
function third() {
  console.log('세 번째');
}
first();

- 노드는 자바스크립트 코드의 맨 위부터 한줄씩 실행, 함수 부분을 발견하면 호출 함수를 call stack에 넣음

- 위 코드는 first -> second -> third 순으로 호출이 되고, 실행은 반대로 된다

- anonymous 함수는 실행 시의 global context를 의미 ⬅ 함수가 호출되었을 때 생성되는 환경

- 자바스크립트의 코드는 실행 시 기본적으로 전역 컨텍스트 안에서 돌아간다.

- 출력 결과 : 세번째 두번째 첫번째

 

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

- 출력 결과 : 시작 끝 3초 후 실행

- 3초 뒤에 run 함수를 실행하는 코드

 

이벤트 루프 : 이벤트 발생 시 호출할 콜백 함수들을 관리하고, 호출된 콜백 함수의 실행 순서를 결정하는 역할 담당. 노드가 종료될 때까지 이벤트 처리를 위한 작업을 반복하므로 루프라고 부름

백그라운드 : setTimeout 같은 타이머나 이벤트 리스너들이 대기하는 곳. 자바스크립트가 아닌 다른 언어로 작성된 프로그램이라고 봐도 됨, 여러 작업 동시에 실행 가능

태스크 큐 : 이벤트 발생 후, 백그라운드에서는 태스크 큐로 타이머나 이벤트 리스너의 콜백 함수를 보냄. 정해진 순서대로 콜백들이 줄을 서 있으므로 콜백 큐라고 부름. 콜백들은 보통 완료된 순서대로 줄을 서 있지만 특정한 경우에는 순서가 바뀌기도 함

 

- annonymous, setTimeout 순으로 호출 스택에 들어감

- 들어간 순서와 반대로 실행되므로, setTimeout 실행. 타이머와 함께 run 콜백을 백그라운드로 보내고 setTimeout은 호출 스택에서 빠짐. 다음으로 anonymous가 호출 스택에서 빠짐. 백그라운드에서는 3초 이후 run 함수를 태스크 큐로 보냄. 

- 태스크 큐는 여러개의 큐로 이루어짐. 이벤트 루프는 정해진 규칙에 따라 콜백 함수들을 호출 스택으로 부름

 

- 호출 스택에서 anonymous까지 실행이 완료되어 호출 스택이 비어 있는 상황

- 이벤트 루프는 호출 스택이 비어있으면 태스크 큐에서 함수를 하나씩 가져와 호출 스택에 넣고 실행

 

- 이벤트 루프가 run 콜백을 태스크 큐에서 꺼내 호출 스택으로 올린 상황

- 호출 스택으로 올려진 run은 실행되고 실행 완료 후 호출 스택에서 비워짐

- 이벤트 루프는 태스크 큐에 콜백 함수가 들어올 때까지 계속 대기

 

논 블로킹 I/O

- 이벤트 루프를 잘 활용하면 오래 걸리는 작업을 효율적으로 처리 가능

- 작업에는 두가지 종류 ➡ 동시에 실행 가능, 동시에 실행 불가능

- 자바스크립트 코드는 동시에 실행 불가능하지만 I/O 작업은 동시에 처리 가능

- I/O : Input/Output 파일 시스템 접근이나 네트워크를 통한 요청 등

- 블로킹 : 이전 작업이 끝나야만 다른 작업 수행 가능

- 논블로킹 : 이전 작업이 완료될 때까지 대기하지 않고 다음 작업 수행

 

- 작업 순서에 따라 성능이 크게 달라짐

 

function longRunningTask() {
  // 오래 걸리는 작업
  console.log('작업 끝');
}

console.log('시작');
longRunningTask();
console.log('다음 작업')

- 블로킹 방식의 코드

- 실행 결과 : 시작 | 작업 끝 | 다음 작업

 

function longRunningTask() {
  // 오래 걸리는 작업
  console.log('작업 끝');
}
console.log('시작');
setTimeout(longRunningTask, 0);
console.log('다음 작업')

- setTimeout 이용해 코드 변경

- 실행결과 : 시작 | 다음 작업 | 작업 끝

- setTimeout(콜백, 0)은 코드를 논 블로킹으로 만들기 위해 사용되는 기법 중 하나

- setTimeout의 콜백함수인 longRunnigTask가 태스크 큐로 보내지므로 순서대로 실행되지 않는다.

- 하지만 코드는 동시에 실행되지 않고 실행 순서만 바뀌기 때문에 전체 소요 시간이 짧아지지 않는다.

- 논블로킹과 동시는 같지 않다

 

싱글 스레드

- 싱글 스레드 : 스레드 하나뿐을 의미

- 프로세스는 운영체제에서 할당하는 작업 단위 의미. 노드나 웹 브라우저 같은 프로그램은 개별적인 프로세스. (자원 공유 X)

- 스레드는 프로세스 내에서 실행되는 흐름의 단위. 프로세스는 스레드를 이용해 여러 작업 동시 처리 가능. 스레드는 부모 프로세스의 자원 공유 가능

- 노드를 실행하면 먼저 프로세스가 하나 생성. 그 프로세스에서 스레드들 생성하는데 내부적으로 스레드 여러개 생성

- 그중에서 우리가 제어할 수 있는 스레드는 하나라서 노드가 싱글 스레드라고 여겨짐

 

- 싱글 스레드(점원), 블로킹 모델 ➡ 매우 비효율적

- 싱글 스레드, 논 블로킹 모델 ➡ 노드 채택

 

- 멀티 스레드, 블로킹 : 비용이 발생한다.

 

- 멀티 스레드가 논 블로킹 방식으로 진행한다면 좋지 않을까? ➡ 그렇지만, 프로그래밍하는 것이 상당히 어려우므로 멀티 프로세싱 방식을 대신 사용

- I/O 요청에는 멀티 프로세싱이 더 효율적

 

서버로서의 노드

- 노드 : 싱글 스레드, 논 블로킹 모델(자바스크립트 언어 특성)

- I/O 처리를 잘하는 노드를 서버로 사용하면 좋음

- CPU 부하가 큰 작업에는 적합하지 않음

 

- 노드에는 웹 서버가 내장되어 있어 입문자가 쉽게 접근 가능

- 자바스크립트 언어를 사용해 개발 생산성을 획기적으로 높임

 

서버 외의 노드

- React, Vue, Angular

 

- npm 오류

 

npm WARN config global `--global`, `--local` are deprecated. Use `--location=global` instead. 해결

- 위 포스팅을 보고 해결