Nailer's blog

Node.js란 무엇일까?

Node.js의 정의

An asynchronous event driven Javascript runtime to build scalable network applications

확장성 있는 네트워크 어플리케이션을 만들기 위한 비동기적이고 event driven의 runtime environment이다.

Runtime environment는 runtime library, runtime system을 포함하는 Runtime에 필요한 전반적인 것들을 포함하고 있다.

Node.js의 구조

nodejs architecture 출처

위의 그림처럼 유저들의 모든 요청을 Single thread의 Event loop로 처리한다. 하지만 뒤 쪽의 worker thread들도 분명 존재한다. 이 thread들은 event loop가 위임해준 일들을 받아 처리한다.

"Libuv" 라이브러리는 이 thread들이 OS kernel과 협동하도록 만든다.

Kernel에서 thread들이 처리하는 일이 끝나면 Node.js 에 이를 알려서 적절한 처리를 이후에 실행할 수 있도록 한다.

   ┌───────────────────────────┐
┌─>│           timers          │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │     pending callbacks     │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
│  │       idle, prepare       │
│  └─────────────┬─────────────┘      ┌───────────────┐
│  ┌─────────────┴─────────────┐      │   incoming:   │
│  │           poll            │<─────┤  connections, │
│  └─────────────┬─────────────┘      │   data, etc.  │
│  ┌─────────────┴─────────────┐      └───────────────┘
│  │           check           │
│  └─────────────┬─────────────┘
│  ┌─────────────┴─────────────┐
└──┤      close callbacks      │
   └───────────────────────────┘

nodejs.org

Event Loop의 phase들을 간단하게 표현하였다.

각 phase들은

• timers : setTimeout()이나 setInterval()에 의한 callback들을 실행한다.
• pending callbacks : 다음 loop때 실행하기로 했던 I/O callback들을 실행한다.
• idle, prepare : 내부적으로만 사용한다..
• poll : 새로운 I/O event들을 갖고 오며, I/O 관련 callback들을 실행한다. (대부분의 callback들이 여기서 실행된다.)
• check : setImmediate() callback들이 호출된다.
• close callbacks : close callback들을 수행한다.

위 phase들을 계속해서 반복하며 요청들을 처리한다.

Node.js의 contents

어플리케이션을 만드는데 필요한 굉장히 많은 기능들을 제공해준다.

모든 contents들을 자세히 살펴보기엔 너무나 많기 때문에 각 요소들의 요약만을 정리했다.

• Assertion Testing

  assert 모듈은 변하지 않는다는 것을 테스트하기 위한 간단한 단언 테스트들을 제공한다. strict 와 legacy 모드가 제공되는데 strict mode 만 사용할 것이 권장된다.

• Async Hooks

  async_hooks 모듈은 특정 callback들을 등록하는 API를 제공한다. 그 callback들은 Node.js app 내부에서 생성된 비동기적인 리소스들의 수명을 추적하는 역할을 한다.

• Buffer

  Node.js API인 Buffer Class는 TCP stream의 octet stream들과 file system operation들 그리고 다른 context들의 상호작용을 가능하게 만들어준다.Buffer class는 정수형의 배열들과 비슷하지만, size가 고정되어있고 V8 엔진의 heap 외부의 raw memory 할당에 부합한다.

• C++ Addons

  Node.js와 C/C++ library 들의 interface를 제공해준다. 이를 통해 일반 Node.js module처럼 C++로 작성된 객체들을 require()를 통해 사용할 수 있게 해준다.

• N-API

  native Addon들을 만들기 위한 API이다.

• Child Process

  child_process module은 child process를 생성하기 위한 module이다. 기본적으로 parent process와 child process의 stdin, stdout 그리고 stderr에 대한 pipe들을 제공해준다.

• Cluster

  cluster module은 server port들을 child process들의 생성을 쉽게 만들어준다.

• CLI options

  말 그대로 CLI option들에 대한 설명이다.

• Console

  console module은 web browser와 비슷한 debugging console을 제공한다.

• Crypto

  OpenSSL에서 제공하는 암호화 기능을 포함하는 다양한 암호화 기능들을 제공해준다.

• Debugger

  process 밖에서 접근할 수 있는 debugging utility를 포함한다.

  실행시키고 싶다면 node inspect <파일명>을 하면 된다.

• DNS

  dns와 관련된 것들을 처리할 수 있는 기능들을 갖는다.

• Errors

  Node.js의 모든 javascript 와 system error들은 javascript Error class에 있다.

• Events

  특정 event들을 emit해서 listener들이 해당 event에 대한 행동을 취하게 만드는 객체를 갖고있다. EventEmitter Class를 확장해서 사용한다.

• File System

  fs module은 표준 POSIX 기능들에 가깝게 모델링된 file system과 상호작용하는 API를 제공한다.

• Global Objects

  모든 모듈에서 사용이 가능한 객체들이다.

  Buffer, __dirname, __filename 등

• HTTP, HTTP/2, HTTPs

  http protocol을 사용하기 위한 객체

• Inspector

  V8 inspector와 상호작용하기 위한 API

• Internationalization(i18n)

  국제화를 위한 다양한 옵션들을 제공해준다.

• Modules

  module들에 대한 전반적인 설명들

• Net

  stream기반 TCP나 IPC server나 client들을 생성하기 위한 비동기 네트워크 API를 제공한다.

• OS

  운영체제와 관련된 utility method들을 많이 제공한다.

• Path

  file과 directory path들과 관련된 업무를 수행할때 utility들을 제공해준다.

• Performance Timing API

  성능 관련 정보에 대한 API

• Process

  process 는 글로벌 객체로 현재 node.js process에 대한 정보와 전반적인 조작을 제공해준다.

• Query String

  querystring module은 URL query string들을 parsing하고 formatting하는데 필요한 utility들을 제공한다.

• Readline

  readline module은 한번에 한 줄씩 읽을 수 있는 stream으로 부터 data들을 읽는 interface를 제공한다.

• REPL

  repl module은 Read-Eval-Print-Loop (unix shell처럼 사용자가 커맨드를 입력하고 상호작용하는)을 하게 해준다.

• Stream

  stream은 node.js에서 streaming data를 다루는 추상적인 interface이다.

  stream module은 stream interface를 구성하는 객체들을 쉽게 만들기 위한 API이다.

• String Decoder

  string_decoder module은 buffer 객체들을 string으로 복호화하는 것을 위한 API이다.

• Timers

  timer module은 global API이다. scheduling 기능들을 갖고있다. 예를 들어 setTimeout과 같은 method들을 갖고 있다.

• Table of Contents

  tls module은 Transport Layer Security(TLS) 와 Secure Socket Layer (SSL) protocol들의 수행들을 제공한다.

• Trace Events

  V8, Node.js core와 userspace code에 의해 생성된 정보들의 추적을 중앙화하는 메카니즘을 제공한다.

• TTY

  tty module은 tty.ReadStream 과 tty.WriteStream class들을 제공한다. 터미널 세션과 관련된 module이다.

• UDP/Datagram sockets

  dgram module은 UDP Datagram socket에 대한 수행을 제공한다.

• URL

  url module은 URL resolution과 parsing에 대한 utility들을 제공한다.

• Utilities

  util module은 내부 API들의 요구사항을 지원하기 위한 utility들을 제공한다.

• V8

  v8 모듈은 Node.js에 내장된 V8의 API들을 노출시킨다.

• VM

  vm module은 V8 버츄얼머신 context들의 code를 컴파일하고 실행시키는 API를 제공한다.

• Worker Threads

  worker module은 독립적인 thread들에 다중 환경을 생성하는 방법을 제공한다.

• Zlib

  파일 압축 기능을 제공한다.

마무리

이렇게 하나하나 찾아보면서 여전히 어떤 역할을 하는지 모르는 module들도 있었고, 매우 유용하게 사용할 것 같은 module들도 있었다. node.js가 무엇인지 알아보는 계기가 되었다. 이후 Node.js에 대해서 궁금한 점들을 알아나가겠다.