node.js란 무엇이고 node.js를 언제 사용해야 할까?

Node.js 란?

Node.js 란 Chrome V8 JavaScript 엔진으로 빌드된 JavaScript 런타임이다. 여기서는 V8 엔진이 다른 JS 엔진보다 속도가 빠르다는 것만 기억하도록 하고, 런타임에 초점을 맞추자. 런타임은 프로그래밍 언어가 구동되는 환경을 말한다. 즉, Node.js 는 JavaScript 를 구동시키는 환경이다.

 

Node.js 탄생 배경

이전까지는 JavaScript 는 웹 브라우저에서만 실행됐고, 서버 환경에서 사용하려니 느린 속도가 발목을 잡았다. 이후 V8엔진의 등장으로 속도가 빨라진 덕분에 웹 브라우저 외의 환경에서 쓸 수 있도록 표준을 만들자는 말이 많아졌고, 그 노력으로 만들어진 것이 바로 Node.js다. Node.js 를 설치하면 우리의 컴퓨터에서 JavaScript 로 작성된 코드를 구동시킬 수 있다.

 

Node.js 는 웹서버다?

Node.js 는 JavaScript를 서버 환경에서도 사용될 수 있도록 고안된 런타임이다. 따라서 JavaScript 로 작성된 서버를 구동시킬 수 있는 환경을 제공해준다. 즉, 웹서버 자체가 아니라 웹서버를 만들 수 있는 환경이다. 내장 HTTP 라이브러리를 내장하고 있는 데다 다양한 외부 라이브러리들이 있어서 따로 웹서버를 띄우지 않아도 된다.

* 웹서버란 클라이언트로부터 HTTP 요청을 받아들이고 정적 문서(HTML 문서 등) 을 반환하는 프로그램이다. 대표적으로 Aphach, Nginx 가 있다. 일반적으로 동적인 처리를 해주는 WAS의 앞단에 배치된다.

 

Node.js 의 특징

Non-Blocking, Single-Thread

 

기존 웹서버는 대부분 스레드 기반으로 I/O 를 처리했다. Node.js 는 대규모 네트워크 서비스를 개발하기 위해 고안되어 이벤트 기반으로 처리한다.

 

간단한 예시를 들어 비교해보자면 10분 걸리는 A작업, 20분 걸리는 B작업이 있을 때,

1. 스레드 기반에서는 A작업에 대한 스레드와 B작업에 대한 스레드를 생성해 동시에 실행한다. (작업을 스레드로 비동기로 처리)
2. 이벤트 기반에서는 각각을 준비하다가 A작업이 이벤트가 발생하면 A 작업을 시작하고 B작업 이벤트가 발생하면 B작업을 시작한다. 만약 A작업 중에 B작업을 해야한다면, B작업 이벤트를 발생시켜 A작업을 잠시 멈추고 B작업을 실행한다. (작업을 이벤트 기반으로 비동기로 처리)

* 스레드는 프로세스 내 어떤 실행의 흐름이다.
* 이벤트 기반이란 특정 이벤트가 발생할 때까지 대기했다가, 발생하면 지정된 작업을 수행하는 방식이다. 이벤트를 대기하는 함수를 이벤트 리스너라고 하고, 지정된 작업과 관련된 함수를 콜백 함수라고 한다.

전자는 요청마다 스레드를 생성하므로 많은 요청이 들어오면 그만큼 메모리를 잡아먹게 된다. 또 스레드들이 동시에 똑같은 자원을 필요로 하는 경우 해당 자원에 대한 충돌이 일어날 수 있다.(병목현상)

 

후자는 각 요청마다 스레드를 생성하지 않으므로 메모리를 멀티 스레드 환경에서보다 적게 잡아먹는다. 스레드가 여러개가 아니니 동시에 똑같은 자원을 필요로하는 상황도 벌어지지 않는다. 따라서 많은 요청이 들어오는 환경에서 효율적으로 동작할 수 있다.

 

즉, Node.js 는 이벤트 기반 시스템으로 구성되어 있기 때문에 비동기를 구현할 수 있고, 이 덕분에 Non-Blocking 을 하나의 스레드로 수행할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

* Blocking 은 Node.js 프로세스에서 한 작업의 실행을 위해 다른 작업이 완료될 때까지 기다려야 하는 방식이고, Non-Blocking 은 그 반대이다. A작업 중 B작업을 실행시켜야할 때, Blocking 방식이라면 A작업이 끝날 때까지 기다려야 하고(block) Non-Blocking 방식이라면 A작업이 끝나지 않았더라도 기다리지 않고(non-block) B작업이 실행될 수 있다.

 

참고로 여기서는 예시를 들기 위해 스레드를 생성하지 않는다고 했지만, 실제로는 각 요청에 대해 내부적으로 비동기 처리를 위한 스레드를  여러개 생성한다. 단, 요청 처리 자체는 이벤트 루프라는 하나의 스레드 내에서 처리되고 개발자가 조작할 수 있는 스레드도 이 이벤트 루프라는 하나의 스레드 뿐이라 싱글 스레드 환경이라고 부르는 것이다.

 

여기서는 Node.js 가 실제로 어떻게 요청을 내부적으로 처리하는지는 다루지 않는다. 그건 길어질 것 같으니 다음 페이지에...

 

Node.js 는 언제 사용할까?

설명에서 봤듯, Node.js 에서 요청은 스레드 환경과 달리 병렬적으로 처리된다. 따라서 이벤트로 처리되는 작업의 시간이 짧고 이런 요청이 아주 많이 들어오는 시스템의 경우라면 Node.js 의 특징을 잘 살릴 수 있다. 반면 CPU 시간을 많이 잡아먹는, 즉 처리 시간이 긴 작업이 많은 경우에는 병렬 처리를 하는 Node.js 가 부적합하다.

 

또 JavaScript 를 사용하므로 JSON 형식의 데이터를 쉽게 처리할 수 있다. 참고로 Spring 의 경우 JSON 형식의 데이터를 따로 파싱해야 하니 JSON 형식의 데이터를 많이 사용하는 프로그램이라면 Node.js 가 적합할 수 있다.

 

EX) 간단한 텍스트/이미지/동영상 데이터를 실시간으로 주고받는 채팅 프로그램, 실시간 주식 차트 프로그램...

 

마치며...

여러 글을 참고하여 쓴 글이라 아직 이해도 부족하고 틀린 정보도 있을 것이다. 다듬어야할 부분도 많다. 일단 시간이 지나고 다시 한번 봤을 땐 또 새로운 것들이 보일테니 이후에 다듬기로...