728x90
반응형
Node.js의 아키텍처는 이벤트 기반, 논블로킹 I/O, 그리고 싱글 스레드를 사용하는 V8 JavaScript 엔진을 기반으로 설계되었습니다. 이를 통해 Node.js는 대규모 동시성을 효율적으로 처리할 수 있습니다. 이러한 아키텍처는 서버 측에서 고성능을 발휘하며 특히 많은 요청을 처리해야 하는 네트워크 애플리케이션에 적합합니다.
Node.js 아키텍처의 주요 구성 요소
- 싱글 스레드 이벤트 루프 (Single-threaded Event Loop)
- Node.js는 단일 스레드를 사용하여 모든 작업을 처리합니다. 하지만, 이 단일 스레드는 많은 요청을 논블로킹 방식으로 처리할 수 있도록 설계되어 효율성을 극대화합니다.
- Node.js에서 들어오는 요청들은 이벤트 큐에 쌓이고, 이벤트 루프가 이 큐를 순회하면서 작업을 처리합니다. 작업이 완료되면 콜백을 실행하거나 후속 작업을 진행합니다.
- 싱글 스레드로 동작하므로, CPU 집약적인 작업이 많을 경우 효율이 떨어질 수 있지만, I/O 중심의 애플리케이션에서는 매우 효율적입니다.
- 논블로킹 I/O (Non-blocking I/O)
- Node.js는 I/O 작업(파일 읽기/쓰기, 네트워크 요청 등)을 논블로킹 방식으로 처리합니다. I/O 작업이 발생하면 바로 다음 작업으로 넘어가며, 작업이 완료되면 콜백을 통해 결과를 처리합니다.
- 이러한 방식은 작업이 완료될 때까지 기다리지 않으므로, 많은 I/O 작업을 동시에 처리할 수 있습니다.
- V8 JavaScript 엔진
- Node.js는 구글의 V8 JavaScript 엔진을 사용하여 자바스크립트 코드를 실행합니다. V8 엔진은 자바스크립트를 매우 빠르게 실행할 수 있도록 설계되었으며, JIT(Just-In-Time) 컴파일을 통해 자바스크립트를 기계어로 변환하여 성능을 높입니다.
- 이 덕분에 Node.js는 서버 측에서도 자바스크립트를 사용하여 고성능 애플리케이션을 개발할 수 있습니다.
- Libuv
- Node.js의 핵심 라이브러리 중 하나로, 이벤트 루프와 비동기 I/O 작업을 처리하는 역할을 담당합니다.
- Libuv는 이벤트 루프를 구현하고, 파일 시스템, 네트워크, 타이머 등 다양한 비동기 작업을 관리합니다. 싱글 스레드로 실행되는 Node.js에서 비동기 작업을 효율적으로 처리할 수 있는 기반을 제공합니다.
- 이벤트 기반 비동기 처리
- Node.js는 이벤트 기반 프로그래밍 모델을 사용합니다. 즉, 이벤트가 발생할 때마다 특정 작업을 수행하는 방식입니다. 예를 들어, HTTP 요청이 들어오면 그에 맞는 콜백 함수를 실행하는 구조입니다.
- 이러한 비동기 이벤트 처리 방식은 동시성(concurrency)을 높여주며, 블로킹 없이 많은 요청을 처리할 수 있게 해줍니다.
- Thread Pool (스레드 풀)
- Node.js는 비동기적 작업을 위해 Thread Pool을 사용합니다. 싱글 스레드로 작동하지만, Libuv에서 제공하는 스레드 풀을 통해 CPU 집약적인 작업(예: 암호화, 파일 시스템 작업)을 백그라운드에서 처리할 수 있습니다.
- 기본적으로 4개의 스레드가 존재하며, 이를 통해 대규모 작업도 백그라운드에서 병렬로 처리할 수 있습니다. 즉, 자바스크립트 코드 자체는 단일 스레드에서 실행되지만, 일부 작업은 스레드 풀을 활용하여 병렬로 처리됩니다.
Node.js 아키텍처 작동 방식
- 요청 수신: 클라이언트의 요청이 들어오면 Node.js는 해당 요청을 이벤트 큐에 추가합니다.
- 이벤트 루프 작동: Node.js의 이벤트 루프가 큐에 있는 요청을 하나씩 처리합니다. 이때 동기적인 작업은 즉시 처리되고, 비동기적인 작업은 별도의 콜백으로 관리됩니다.
- 비동기 작업 처리: 파일 시스템이나 데이터베이스와 같은 I/O 작업은 즉시 처리되지 않으며, 대신 Libuv 라이브러리를 통해 비동기적으로 실행됩니다. 해당 작업이 완료되면 이벤트 루프가 이를 감지하고, 등록된 콜백 함수를 실행합니다.
- 콜백 실행: 작업이 완료된 후에 이벤트 루프가 콜백 함수를 호출하여 후속 작업을 진행합니다.
Node.js 아키텍처의 장점
- 고성능: I/O 작업이 많고 비동기 처리가 필요한 애플리케이션에 매우 적합합니다. 특히 실시간 애플리케이션(채팅, 게임, 실시간 데이터 처리 등)에 적합합니다.
- 효율성: 싱글 스레드 기반의 이벤트 루프는 메모리 소비가 적으며, 많은 동시 요청을 처리할 수 있습니다.
- 단순성: 이벤트 기반 모델은 비교적 단순한 코드로 많은 요청을 처리할 수 있게 해줍니다.
단점
- CPU 집약적인 작업: Node.js는 싱글 스레드로 작동하므로, CPU 집약적인 작업이 많을 경우 성능이 저하될 수 있습니다. 이때는 스레드 풀을 이용하거나 클러스터링을 사용하여 성능을 개선해야 합니다.
- 콜백 헬: 비동기 작업이 중첩될 경우 콜백 함수가 많이 사용되는데, 이로 인해 코드가 복잡해지고 유지보수가 어려워질 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 Promise, async/await 같은 비동기 처리 방법이 도입되었습니다.
Node.js의 아키텍처는 I/O 작업이 많은 서버에 매우 적합하며, 서버 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 해줍니다.
728x90
반응형
'Network' 카테고리의 다른 글
네이버 클라우드 서비스 (8) | 2024.10.21 |
---|---|
자바스크립트에서 비동기 처리 (0) | 2024.10.08 |
간단한 용어 정리 (0) | 2024.10.08 |
라우팅 (0) | 2024.10.08 |
Node 특성 (1) | 2024.10.07 |