1. Node.js 소개
Node.js는 Chrome V8 JavaScript 엔진에 빌드된 JavaScript 런타임으로, 비동기 이벤트 주도 방식입니다. 이를 통해 효율적이고 확장 가능한 네트워크 애플리케이션을 구축하도록 설계되었습니다.
아래는 Node.js에서 간단한 서버를 만드는 예제입니다.
const http = require('http');
const server = http.createServer((req, res) => {
res.statusCode = 200;
res.setHeader('Content-Type', 'text/plain');
res.end('Hello World\n');
});
server.listen(3000, '127.0.0.1', () => {
console.log('Node.js 서버가 3000번 포트에서 기다리고 있습니다.');
});
해당 코드를 실행하면, 웹 브라우저에서 “http://127.0.0.1:3000″으로 접속하면 콘솔에 ‘Hello World’라는 메시지가 나타날 것입니다.
Node.js의 특징
비동기 I/O
Node.js는 비동기 방식으로 I/O 처리를 합니다. 이는 Node.js가 싱글 스레드로 동작함에도 불구하고 높은 처리 성능을 가질 수 있게 해주는 중요한 특징인데, 이에 대한 자세한 내용은 후속 목차에서 더 자세히 설명하겠습니다.
const fs = require('fs');
fs.readFile('/path/to/file', (err, data) => {
if (err) throw err;
console.log(data);
});
이벤트 기반
Node.js는 이벤트 기반 모델을 채택하고 있어, 이벤트가 발생했을 때 미리 정해둔 작업을 수행하는 형태로 동작합니다. 이는 Node.js가 싱글 스레드로 동작하는데 필요한 동기식 작업을 피할 수 있게 해줍니다.
2. 웹서버와 Node.js
2.1 웹서버의 역할
웹서버는 클라이언트(일반적으로 웹 브라우저)에서 HTTP를 통해 웹페이지를 요청하면, 그 웹페이지를 구성하는 HTML, CSS, JavaScript 등의 파일을 전송하는 역할을 합니다. 또한, 디자인과 레이아웃, 인터랙션 등을 담당하는 클라이언트 사이드 처리도 있으나, 웹 애플리케이션의 대부분의 기능적인 처리는 서버에서 이루어집니다.
2.2 Node.js와 웹서버
Node.js는 웹서버의 역할을 수행할 수 있습니다. Node.js의 특징 중 하나인 ‘이벤트 기반’으로 인해 많은 동시 접속을 효율적으로 처리할 수 있고, ‘비동기 I/O’ 처리로 인해 I/O 작업이 블로킹되지 않아, 높은 처리 성능을 가질 수 있습니다.
아래는 Node.js를 이용해 간단하게 웹서버를 구현한 예제입니다.
const http = require('http');
const server = http.createServer((req, res) => {
res.statusCode = 200;
res.setHeader('Content-Type', 'text/html');
res.write('Hello World
');
res.end();
});
server.listen(3000, '127.0.0.1', () => {
console.log('Node.js 서버가 3000번 포트에서 기다리고 있습니다.');
});
이 코드를 실행하면 Node.js가 3000번 포트에서 웹서버 역할을 하게 됩니다. 웹 브라우저에서 “http://127.0.0.1:3000″으로 접속하면 화면에 ‘Hello World’라는 제목이 나타날 것입니다.
3. Node.js 설치 및 환경 설정
3.1 Node.js 설치 방법
Node.js를 설치하려면 먼저 Node.js 공식 웹 사이트(https://nodejs.org/en/)에 접속하십시오. 웹사이트에서는 LTS 버전과 Current 버전을 선택하여 다운로드할 수 있습니다. LTS 버전은 양질의 지원을 받을 수 있는 버전이며, Current 버전은 최신 기능을 테스트해볼 수 있는 버전입니다. 버전을 선택하고 다운로드하면, 단계별 설치 지침에 따라 설치를 완료할 수 있습니다.
설치가 완료되었는지 확인하려면, 터미널에서 다음 명령어를 실행합니다.
node -v
위 명령어는 설치된 Node.js의 버전 정보를 보여줍니다.
3.2 환경 설정 방법
Node.js를 설치한 후에는 패키지 관리에 npm(Node Package Manager)을 사용할 수 있습니다. npm은 Node.js에서 다양한 모듈 및 의존성 관리를 쉽게 할 수 있게 도와줍니다.
npm도 설치가 잘 되었는지 확인하려면, 터미널에서 다음 명령어를 실행합니다.
npm -v
이 명령어는 npm의 버전을 출력해줍니다.
4. Node.js 웹서버 구축하기
4.1 서버 구축 기본 과정
Node.js로 웹서버를 구축하는 방법은 여러가지가 있지만, 가장 중요한 작업은 클라이언트의 HTTP 요청을 받아서 적절한 응답을 하는 서버를 만드는 것입니다.
아래는 Node.js가 HTTP 요청을 받아서 “Hello, Node” 문자열을 응답하는 서버를 만드는 간단한 코드입니다.
var http = require('http');
var server = http.createServer(function (req, res) {
res.write('Hello, Node');
res.end();
});
server.listen(3000, function () {
console.log('Server running at http://127.0.0.1:3000/');
});
구체적인 설명은 다음과 같습니다.
– ‘http’ module를 가져옵니다. Node.js에서 제공하는 기본 module로 HTTP 서버와 클라이언트를 구축할 수 있습니다.
– http.createServer() 메서드를 이용하여 서버를 생성합니다. 이 메서드는 요청이 들어올 때마다 호출되는 콜백 함수를 인자로 받습니다.
– 콜백 함수에서는 응답 객체(res)를 이용하여 클라이언트에게 응답을 보냅니다.
– 마지막으로 listen() 메서드를 이용하여 서버가 3000번 포트를 감시하도록 합니다.
이 서버는 “http://127.0.0.1:3000” 주소로 접근할 수 있으며, 브라우저에서 해당 주소로 들어가면 “Hello, Node”라는 문자열을 볼 수 있습니다.
5. 비동기 처리란?
5.1 동기와 비동기의 차이
‘동기’라는 용어는 요청과 그 결과가 동시에 일어난다는 의미이며 ‘비동기’는 요청과 그 결과가 동시에 일어나지 않는다는 의미입니다. 다시 말해, 비동기는 요청을 보내고 나서 그 결과를 기다리지 않고 다음 작업을 수행하는 방식을 말합니다.
비동기 처리를 사용하면 작업의 실행 순서를 보장할 수 없으므로, 이를 처리하기 위한 다양한 패턴이 존재합니다.
5.2 비동기 처리의 예시
Node.js에서 비동기 처리를 하는 가장 대표적인 방법 중 하나는 콜백 함수를 사용하는 것입니다. 콜백 함수는 함수를 호출하면서 그 결과를 처리할 함수를 인자로 넘기는 방식입니다.
다음은 Node.js에서 파일을 읽는 비동기 처리의 예시입니다.
var fs = require('fs');
fs.readFile('./file.txt', 'utf8', function (err, data) {
if (err) throw err;
console.log(data);
});
console.log('End of Program');
이 코드는 ‘file.txt’라는 파일의 내용을 읽은 후 화면에 출력하는 코드입니다. fs.readFile() 메서드는 비동기 방식으로 파일을 읽으며, 파일을 모두 읽으면 콜백 함수를 호출하여 그 결과를 처리합니다. 그래서 파일 읽기를 기다리지 않고 ‘End of Program’이 먼저 출력되고, 파일 읽기가 완료되면 그때 파일의 내용이 출력되는 것을 확인할 수 있습니다.
6. Node.js에서 비동기 처리하기
6.1 비동기 함수 구현
Node.js에서 비동기 처리를 하기 위해서는 콜백 함수를 사용하는 방법 외에도, Promise나 async/await라는 ES6(ECMAScript 2015)에서 제공하는 비동기 처리 패턴을 이용할 수 있습니다.
아래는 Promise를 이용하여 비동기 함수를 구현하는 예시입니다.
function delay(ms) {
return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms));
}
‘delay’라는 함수는 인자로 받은 시간(ms)만큼 대기한 후 resolve를 호출하여 Promise를 완료하는 비동기 함수입니다.
6.2 비동기 함수 사용하기
이제 위에서 구현한 비동기 함수를 사용해봅시다.
아래는 async/await를 이용하여 대기 시간이 1초인 비동기 함수를 3번 호출하는 예시입니다.
async function run() {
console.log('Start');
await delay(1000);
console.log('After 1 second');
await delay(1000);
console.log('After 2 seconds');
await delay(1000);
console.log('End');
}
run();
위 코드를 실행하면 ‘Start’를 출력하고 1초마다 ‘After 1 second’, ‘After 2 seconds’, 그리고 ‘End’를 출력하는 것을 확인할 수 있습니다.
7. Node.js 웹서버 운영하기
7.1 서버 운영 기본 지침
Node.js로 구현한 웹서버를 운영할 때의 기본적인 원칙은 다음과 같습니다.
1. 에러를 적절히 핸들링해야합니다. Node.js의 비동기 처리 특성상 에러가 발생했을 때 적절하게 대응하지 못하면 서버가 종료되거나 예기치 못한 동작을 할 수 있습니다.
2. 유지보수를 위해 코드를 모듈화하고 주석을 충분히 달아두어야합니다.
3. 테스트 코드를 작성하여 서버의 안정성을 높여야합니다.
4. 서버에 부하가 많이 발생하는 경우 클러스터링, 로드밸런싱 등의 기법을 사용하여 서버의 안정성과 성능을 높일 수 있습니다.
7.2 에러 핸들링 방안
Node.js의 비동기 처리 중 에러가 발생하면 일반적으로 콜백 함수의 첫 번째 매개변수를 통해 에러 객체를 전달받습니다. 이를 통해 에러를 받아 적절하게 대응할 수 있습니다.
아래 코드는 에러가 발생했을 때 이를 캐치하여 핸들링하는 예시입니다.
const fs = require('fs');
fs.readFile('./non_existent_file.txt', 'utf8', (err, data) => {
if (err) {
console.error('Error occurred:', err);
} else {
console.log(data);
}
});
위 코드에서 ‘non_existent_file.txt’라는 존재하지 않는 파일을 읽으려고 하면 에러가 발생합니다. 이때 에러 핸들링 부분에서 이를 캐치하여 ‘Error occurred:’라는 메시지와 함께 에러 내용을 출력합니다. 이렇게 에러를 핸들링하면 프로그램이 종료되지 않고 에러 내용을 확인할 수 있어서 원인 분석에 용이합니다.
8. 성능 최적화 및 보안 팁
8.1 성능 최적화 팁
성능을 최적화하기 위한 몇 가지 팁을 소개합니다.
1. 비동기 처리: Node.js의 강력한 특성 중 하나는 비동기 처리입니다. I/O 작업이 많은 웹 서버 개발에서 이를 활용하면 많은 양의 트래픽을 효앨적으로 처리할 수 있습니다.
2. 클러스터링: Node.js는 싱글 스레드 모델입니다. 따라서 멀티 코어 CPU를 모두 활용하기 위해 클러스터 모듈을 활용하는 것이 좋습니다. 다음은 클러스터 모듈을 활용하는 예입니다.
const cluster = require('cluster');
const http = require('http');
const numCPUs = require('os').cpus().length;
if (cluster.isMaster) {
console.log(`Master ${process.pid} is running`);
for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
cluster.fork();
}
cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
console.log(`Worker ${worker.process.pid} died`);
});
} else {
http.createServer((req, res) => {
res.writeHead(200);
res.end('Hello World\n');
}).listen(8000);
console.log(`Worker ${process.pid} started`);
}
8.2 보안 팁
웹 서비스를 운영하다보면 많은 보안 문제에 직면하게 됩니다. 이를 해결할 수 있는 몇 가지 팁이 있습니다.
1. 사용자 입력 검증: 사용자로부터 입력 받은 데이터는 반드시 검증하고, 필요하다면 이스케이핑 또는 새니타이징 작업을 거쳐야합니다. 신뢰할 수 없는 입력 데이터는 SQL Injection, XSS, RCE 등 다양한 공격에 사용될 수 있습니다.
2. 민감 정보 관리: 비밀번호, API 키 등 민감 정보는 절대로 코드나 설정 파일에 직접 작성하지 말아야합니다. 이런 데이터는 환경 변수나 별도의 보안 모듈을 통해 관리하고, 필요한 경우 암호화하여 저장해야합니다.
9. 실제 Node.js 웹서버 구현 예제
9.1 예제 소개
Node.js로 작성된 간단한 웹서버 구현을 통해 사용자가 서버에 접속하면 “Hello, World!” 메시지를 보여주는 예제를 소개합니다.
9.2 코드 설명 및 실행 결과
Node.js의 내장 모듈인 http를 사용하여 웹서버를 구현하였습니다. http 모듈의 createServer 메소드를 사용하여 서버를 생성하고, listen 메소드를 이용하여 8080 포트에서 서버를 실행합니다.
const http = require('http');
const server = http.createServer((req, res) => {
res.statusCode = 200;
res.setHeader('Content-Type', 'text/plain');
res.end('Hello, World!\n');
});
server.listen(8080, () => {
console.log('Server running at http://localhost:8080/');
});
위 코드를 실행하면 콘솔에 ‘Server running at http://localhost:8080/’ 메시지가 출력되며, 웹 서버가 실행됩니다. 이 상태에서 웹 브라우저를 통해 ‘http://localhost:8080/’ 주소에 접속하면, 웹페이지에 ‘Hello, World!’ 메시지가 출력됩니다.
10. 결론
10.1 포스팅 정리
이 포스트에서는 Node.js의 웹서버 구현에 대해 다루었습니다. Node.js의 핵심적인 개념인 이벤트 드리븐, 논블로킹 I/O 모델에 대해 배우고, 이를 이용하여 간단한 웹서버를 구현해보았습니다.
또한, 모듈 시스템에 대해 알아보고, NPM에 대한 기본적인 이해를 통해 외부 모듈을 활용하는 방법을 배웠습니다.
성능 최적화와 보안에 대한 팁을 통해, 좀 더 효율적이고 안정적인 웹서버를 만드는 방법에 대해 알아보았습니다.
마지막으로, 실제로 작동하는 Node.js 웹서버 예제를 통해 이러한 개념들이 어떻게 실제 코드에 적용되는지를 확인하였습니다.
10.2 후속 포스팅 예고
다음 포스트에서는 Node.js의 대표적인 웹 프레임워크인 Express.js에 대해 다루어볼 예정입니다. Express.js를 이용하면 Node.js의 웹서버 구현이 훨씬 쉬워지고, 더욱 강력한 기능을 간편하게 사용할 수 있습니다.
또한, MongoDB와 Mongoose를 활용한 데이터베이스 연결, RESTful API 구현, 인증과 보안에 대한 내용도 순차적으로 다루어볼 예정이니, 많은 관심 부탁드립니다.