Node.js 란?

Node.js란?

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💡 확장성 있는 네트워크 애플리케이션(특히 서버 사이드) 개발에 사용되는 소프트웨어 플랫폼이다. 작성 언어로 Javascript를 활용하여 논블로킹(Non-blocking) I/O와 단일 스레드 이벤트 루프를 통한 높은 처리 성능을 가지고 있다. 내장 HTTP 서버 라이브러리를 포함하고 있어 웹 서버에서 아파치 등의 별도의 소프트웨어 없이 동작하는 것이 가능하며 이를 통해 웹 서버의 동작에 있어 더 많은 통제를 가능케 한다.

• 오픈 소스 Javascript 엔진인 Chrome V8에 비동기 이벤트 처리 라이브러리인 libuv를 결합해 만든 플랫폼임.

• 즉, Javascript 로 브라우저 밖에서 서버를 구축하는 등의 코드를 실행할 수 있게 해주는 런타임 환경임.

• Node.js는 단일 프로세서에서 작동하기 때문에 멀티코어를 완전히 사용하려면 코어갯수만큼의 프로세스를 띄우고 라우터나 로드 밸런서 등으로 요청을 각 프로세스로 분산시켜주어야함.

• Node 의 핵심 철학은 비동기로 동작하여 I/O 작업일 경우 워커스레드에 던져두고 이벤트 루프는 다른일을 한다는 것이며 이때 I/O작업 처리는 libuv가 담당함.

• 그러면, Node.js 싱글 스레드일까요?

  보통 Javascript는 싱글 스레드라고 합니다. 그럼 자바스크립트가 실행되는 환경인 노드는 싱글일까?

  ⇒ 정확하게 말하면 노드는 싱글스레드가 아닙니다.

  “자바스크립트를 실행하는 스레드는 단 하나이므로…”

• 그러면, libuv는 뭔가요?

  libuv란 C/C++로 작성된, Node.js가 사용하는 비동기 I/O 라이브러리입니다.

  이는 사실 운영체제의 커널을 추상화한 Wrapping된 라이브러리로 커널이 어떤 비동기 API로 지원하는지 알고 있다고합니다.

  • 그러면, 어떻게 처리를하나요?

    우리가 libuv에게 파일 읽기와 같은 비동기 작업을 요청하면 libuv는 이 작업을 커널이 지원하는지 확인합니다. 만약 지원한다면 libuv가 커널에게 비동기적으로 요청했다가 응답이 오면 그 응답을 우리에게 전달해줌. 만약 요청한 작업을 커널이 지원하지 않는다면 자신만의 워커스레드가 담긴 스레드 풀을 사용함.

    libuv는 기본적으로 4개의 스레드를 가진 스레드 풀을 생성함.

    결국에는, 이벤트 루프가 싱글 스레드이며, 블로킹 I/O 관련된 작업을 처리하는 백그라운드는 멀티스레드로 이루어져있다. I/O관련 블로킹 작업은 OS또는 libuv의 thread pool에서 처리하여 이벤트 루프가 blocking되지 않게 함.

    여기서 그러면, libuv와 Event loop와의 관계가 뭐길래, 어떻게 싱글 스레드로 논블로킹 비동기 작업을 지원하는가에 대해 궁금증이 생깁니다.

    간단하게 정리하자면, Node.js는 I/O작업을 자신의 메인 스레드가 아닌 다른 스레드에 위임함으로써 싱글 스레드로 논 블로킹 I/O를 지원함. 다시 말해, Node.js는 I/O작업을 libuv에 위임함으로써 논 블로킹 I/O를 지원하고 그 기반에는 이벤트 루프가 있음.

• 그러면, 싱글 스레드라면서 비동기 작업은 어떻게 가능할까요?

  스레드가 하나라면 동시에 하나의 작업만 처리할 수 있습니다. 어떻게 비동기 처리가 가능할까요?

  비동기란 먼저 실행된 코드의 작업이 끝나기 전에 더 나중에 실행된 코드의 작업이 끝날 수 있음을 의미합니다. 즉, 동시성을 가지고 있는 코드들이죠.

  스레드가 하나임에도 동시성이 지원되는 이유는 바로 “이벤트 루프” 라는 친구 때문입니다.

  그렇다면 이벤트 루프는 무엇일까요?

  • 이벤트 루프

    • 이벤트 루프는 Node.js가 여러 비동기 작업을 관리하기 위한 구현체입니다.

    • 이벤트 루프는 싱글 스레드이며 메인 쓰레드이며 비즈니스 로직을 수행합니다.

      console.log(’…’) 와 같은 동기 작업이 아니라 file.readFile(’test.txt’,callback)과 같은 비동기 작업들을 모아서 관리하고 순서대로 실행할 수 있게 해주는 도구임.

      Timer Phase, Pending Callbacks Phase, Idel,Prepare Phase, Poll Phase, Check Phase, Close Callbacks Phase로 구성되어있음.

      한 페이즈에서 다음 페이즈로 넘어가는 것을 틱(Tick)이라고 합니다.