점을 찍어가며

[Python] GIL

JiWonSon — Wed, 20 Sep 2023 17:40:54 +0900

1)GIL이란?

GIL은 파이썬 인터프리터에 한 갱의 Thread가 하나의 바이트 코드를 실행할 수 있도록 걸어두는 Lock이다.
하나의 Thread는 파이썬 인터프리터의 모든 자원을 사용하나, 다른 사용할 수 없도록 Lock을 걸어둔다는 의미이다.

예시)

import threading
x = 0
 
def foo():
    global x
    for _ in range(1000000):
        x += 1
 
def bar():
    global x
    for _ in range(1000000):
        x += 1
 
thread1 = threading.Thread(target=foo)
thread2 = threading.Thread(target=bar)
 
thread1.start()
thread2.start()
 
thread1.join()
thread2.join()
print(x)

위 코드는 x라는 공유된 변수에 thread1과 thread2가 동시에 접근해서 1씩 더하는 코드이다.

결과는 제각각이겠지만 2000000이 출력되어야 하는데 위 출력 결과는 1310848값이 출력된다.
이는 공유도니 변수에 두 쓰레드가 동시에 접근하면서 발생된 문제이다.
x += 1은 x=x_1이 축약된 문장인데, 우항의 x에 값을 대입하는 과정 중 다른 쓰레드가 값을 변경하면 이후 좌변의 x에 값을 대입할 땐 중간결과가 무시된다.

요약하자면,

1) Thread1 : x값 조회중

Thread2 : 다른 작업중
2) Thread1 : x값 1더함
Thread2 : x 값 조회
3) Thread1 : x 값 할당
Thread2 : x 값 1더함
4) Thread1: 다른 작업중
Thread2: x 값 할당

이렇다.
즉, 여러 쓰레드가 하나의 공유 자원이 동시에 접근하면서 발생하는 문제를 race condition(경쟁상태)라고 하며, 이 문제를 해결하기 위해 Mutex의 방안이 있다.

Mutex는 이렇게 공유 자원에 하나의 쓰레드만 진입하며 작업을 처리할 수 있도록 만들어진 lock 개념이다. 간단히 비유하자면 한 사람만 이용할 수 있는 공중화장실은 출입문의 잠금장치를 열어야 이용이 가능하며 사람들은 줄 따위 서지 않고 호시탐탐 출입문을 노리고 있는 상황을 가정하자. 이용하고자 대기 중인 여러 사람이 Thread이고 화장실 시설이 resource, 화장실 출입문이 mutex, 화장실 출입문의 잠금장치가 lock이다.

2)파이썬은 멀티쓰레드 언어인가

* 싱글스레드언어

스레드가 하나인 언어로 javascript가 대표적이다.
파이썬도 병렬 처리를 위한 쓰레드를 갖고있긴하다.

운영체제가 cpu에 파이썬 스레드의 job을 할당하려면 커널레벨스레드(Native Thread)와 파이썬의 스레드를 1:1로 매핑시켜야하는데,

파이썬은 GIL이라는 lock때문에 커널레벨 스레드는 파이썬의 하나의 프로세스와 매핑된다.

코드상의 로직은 동시에 진행되는것 같지만 하나의 cpu가 빠르게 왔다갔다하면서 스레드를 처리한다고 생각하면 된다.

파이썬은 멀티스레드언어로 불리기보다는 싱글스레드언어, 싱글코어 언어 등 동시에 하나의 CPU만 사용하는 언어로 불린다.

파이썬은 GIL때문에 하나의 프로세스가 동시에 하나의 코어밖에 사용하지 못하는 언어이다.

* 멀티스레드언어

스레드가 여러개인 언어로 java, c# 등이 있다.

멀티스레드언어는 운영체제가 스레드의 작업을 여러개의 cpu에 직접 할당할 수 있다.

3) CPU 사용량

예를들어 8개의 스레드를 만들어 작업한다 가정하면,

멀티스레드 언어는 8개 코어를 비슷하게 사용하고

싱글스레드 언어(파이썬)는 하나의 코어만 사용해서 1개의 코어의 사용량만 올라가고 아래와 같은 결과가 나온다.

1. 멀티쓰레드 환경

2. 싱글쓰레드 환경

운영체제는 여러 종류의 인터럽트를 걸며 하나의 프로세스를 위해 일하더라도

여러 코어를 사용하여 작업을 처리한다. CPU 사용량에서 c#(멀티쓰레드 환경)이 우위를 점하는데,

c#으로 작성한 프로그램에서는 cpu사용량이 평균적으로 60~70이 나왔고

python으로 작성한 프로그램에서는 cpu사용량이 평균적으로 40~50이 나왔다.

(동일한 일을 하는데 CPU사용량이 높다는건 상대적으로 빠르게 일을 처리한다고 볼 수 있다.)

4) cpu사용량이 생각과 다르게 나온 이유

운영체제가 cpu는 하나의 프로세스를 위해 일을 하더라도 여러 코어로 왔다갔다 하며 일을 하게 된다.

파이썬은 GIL(Global Interpreter Lock)이 존재하며 동시에 하나의 코어에서만 일을 하는 언어이다.

이 말은 즉, 빠르게 여러개의 코어를 왔다갔다하는 방식으로 cpu를 사용한다.

스레드를 아무리 쪼개봐야 cpu를 동시에 사용하지 못한다.

(운영체제에는 여러가지 프로세스가 돌고있고 인터럽트들가 발생하고 커널의 레디큐에 있는 작업들은 잠시 CPU를 쓰고 timeout interrupt에 걸리는데 이때 운영체제의 스케줄링 방식이 하나의 코어에만 계속 요청을 하지는 않는다.)

c#, java등의 스레드는 여러개의 커널레벨 스레드를 사용하므로 운영체제가 여러개의 CPU에 스케줄링 한다.

이론상 8개의 코어에 동일한작업이 하나씩 할당 돼야 하지만 운영체제는 이미 많은 프로세스가 돌아가고있고 운영체제의 복잡한 스케줄링기법에 따라 스케줄링 되고 컨텍스트 스위칭이 일어날 것이다.(CPU의 6번과 8번 스레드는 상대적으로 놀고있다)

그래도 여러 CPU에 스케줄링하니 동시에 CPU를 사용할수 있어 CPU사용량도 높게나올뿐만 아니라 스레드는 공유하는 영역이 많아 캐시 데이터를 많이 사용할수 있어 그래프가 훨씬 평온한것을 확인할 수 있다.(아래측(python)은 그래프가 요동친다.)

[Spring] 빌드 관리 도구

JiWonSon — Mon, 31 Jul 2023 11:34:32 +0900

1. 빌드 관리 도구?

우선, 빌드는 소스코드가 적혀있는 파일을 컴퓨터에서 실행할 수 있는 독립적인 형태로 변환하는 과정을 말한다.

예를 들어 .java, .xml, properties 등의 파일을 jvm이나 톰캣같은 was서버가 인식할 수 있도록 변환해주는 것이다.

빌드 관리 도구는 소스 코드가 빌드 하는 과정에서 여러가지 외부 라이브러리를 사용하는데, 빌드 관리 도구는 사용자가 관리할 필요 없이 필요한 라이브러리들을 자동으로 관리해주는 것이다.

크게 Ant, Maven, Gradle 세 가지가 있다.

빌드 관리 도구의 과정은 아래와 같다.

종속성 다운로드
소스코드를 바이너리 코드로 컴파일
바이너리 코드 패키징
테스트 실행
시스템에 배포

2. Maven

(1) maven이란?

- Maven은 Java용 프로젝트 관리 도구로써, Lifecycle 관리 목적 빌드 도구이다.

프로젝트를 진행할 때, 단순히 내가 작성한 코드로만 개발하는 것이 아니라 여러 라이브러리를 활용해서 개발할 때가 많다. 이 때 사용되는 라이브러리들의 수가 너무 많아지면 관리하는 일이 힘든데, Maven은 이러한 문제를 해결할 수 있다. Maven은 내가 사용할 라이브러리 뿐만 아니라 해당 라이브러리가 작동하는데 필요한 다른 라이브러리까지 다운로드해준다.

- Maven은 필요한 라이브러리를 전부 pom.xml에 정의한다.

- 플러그인을 통한 재사용 : Maven은 빌드에 대한 대부분의 책임을 플러그인에 위임한다. 플러그인들은 Maven저장소에 저장된다.

(2) maven 빌드 과정

* clean - validate - compile - test - package - verify - install - site - deploy ( 위에서 말한 과정과 같다)

Clean : 이전 빌드에서 생성된 파일들을 삭제하는 단계
Validate : 프로젝트가 올바른지 확인하고 필요한 모든 정보를 사용할 수 있는 지 확인하는 단계
Compile : 프로젝트의 소스코드를 컴파일하는 단계
Test : 유닛(단위) 테스트를 수행하는 단계(테스트 실패시 빌드 실패로 처리, 스킵 가능)
Package : 실제 컴파일된 소스 코드와 리소스들을 jar등의 배포를 위한 패키지로 만드는 단계
Verify : 통합테스트 결과에 대한 검사를 실행하여 품질 기준을 충족하는지 확인하는 단계
Install : 패키지를 로컬 저장소에 설치하는 단계
Site : 프로젝트 문서를 생성하는 단계
Deploy : 만들어진 Package를 원격 저장소에 release하는 단계

(3) maven설정 파일인 pom.xml (Project Object Model) 의 주요 기능

프로젝트 정보
빌드 설정
빌드 환경
pom 연관 정보

3. Gradle

(1) Gradle이란?

- Maven을 대체할 수 있는 프로젝트 구성 관리 및 빌드 관리 도구이다.

- 빌드 속도가 Maven에 비해 10~100배 가량 빠르다.

- 스프링부트와 안드로이드에서 사용된다.

- Java, C/C++, Python 등의 언어를 지원한다.

- maven은 xml로 라이브러리를 정의하고 활용하지만, gradle은 별도 스크립트를 작성한다. 이 스크립트는 groovy script를 기반으로 구축되어 있으며, xml과 달리 변수 선언, if, else, for 등의 로직이 구현가능하다.

(2) gradle 빌드 과정

초기화(initialization) : 빌드 대상 프로젝트를 결정하고 각각에 대한 Project객체를 생성한다. settings.gradle 파일에서 프로젝트 구성한다.
구성(Configuration) : 빌드 대상이 되는 모든 프로젝트의 빌드 스크립트를 실행한다.
실행(Execution) : 구성 단계에서 생성하고 설정된 프로젝트의 태스크 중에 실행 대상을 결정한다. gradle 명령행에서 지정한 태스크 이름 인자와 현재 디렉토리를 기반으로 태스크를 결정하여 선택된 태스크들을 실행한다.

(3) gradle 설정 파일

- build.gradle : 빌드에 대한 모든 기능을 정의함. 환경 설정, 빌드 방법, 라이브러리 정보 등 프로젝트 관리 환경을 구성

- setting.gradle : 프로젝트 구성을 설정할 때 작성, 프로젝트간의 의존성, 멀티 프로젝트 시 작성한다. 프로젝트가 하나일 경우 생략 가능하다.

4. 결론

의존성이 늘어날 수록 품질의 차이가 다르다.

maven은 멀티 프로젝트 환경에서 특정 설정을 다른 모듈에서 사용하려면 상속을 받아야 하지만, gradle은 설정 주입 방식을 사용한다. 따라서 멀티 프로젝트일 경우 gradle이 더 적합한 방식이다.

이처럼 프로젝트 상황에 따라 빌드 도구를 잘 선택해야 한다.

[Docker] Docker 동작 원리

JiWonSon — Wed, 12 Jul 2023 17:56:15 +0900

1. Docker의 구조

물리서버 > 리눅스 운영체제 > 도커 엔진 > 컨테이너

출처 : 그림과 실습으로 배우는 도커&쿠버네티스 -오가사와라 시게타카

도커와 컨테이너는 서버에서 사용되며,

위 그림과 같이 운영체제 위에 도커가 위치해있다. 또, 그 도커 위에 컨테이너가 위치해있다.

우선 컨테이너 안에는 어떤 구조로 되어있을까?

모든 컨테이너는 '리눅스 운영체제 비슷한 무언가'가 들어있다.

본래 운영체제는 '커널'과 '그 외 주변 부분'으로 이루어져있는데, 이 컨테이너 안에 '그 외 주변 부분'이 들어있는 것이다.

- 도커와 컨테이너는 완전히 분리되어 있어서 밑바탕인 리눅스 운영체제의 주변 부분이 컨테이너 속 프로그램 명령을 직접적으로 전달을 주고 받을 수 없다. 무조건 도커 엔진을 커져야 한다.

- 이처럼 그 외 주변 부분만 컨테이너가 담고 있고, 커널은 밑바탕에 있는 것들을 빌려 쓰는 형태이기 때문에 도커는 '가볍다'는 특징을 가진다.

- 도커는 '리눅스' 운영체제에서만 동작할 수 있으므로, Windows, MacOS에서는 Hypervisor를 설치하여 VM으로 리눅스 운영체제를 생헝하여 설치하는 등 도커를 실행하는데 필요한 리눅스 운영체제가 꼭 필요하다. (아래 그림 참조)

출처 : 그림과 실습으로 배우는 도커&쿠버네티스 -오가사와라 시게타카

2. Docker 허브와 이미지, 컨테이너

도커 이미지 : 컨테이너를 만드는 틀

도커 허브 : 인터넷 상에 도커 이미지를 모아놓은 곳

구체적으로, 이미지는

- 컨테이너의 설계도 역할을 담당한다.

- 이미지를 사용하면 컨테이너를 여러개 생성하는 것이 가능하다.

- 이미지로 컨테이너를 생성하는 것이 가능하고, 컨테이너로 이미지를 생성하는 것이 가능하다.

- 컨테이너는 도커 엔진만 설치되어 있으면 구동이 가능하여 다른 서버에 도커 엔진을 설치하고 새로운 도커 엔진에 이미지를 올리면 똑같은 컨테이너를 생성할 수 있다. (아래 그림 참조)

출처 : 그림과 실습으로 배우는 도커&쿠버네티스 -오가사와라 시게타카

- 공개된 컨테이너 이미지가 모여 있는 '도커 허브'란 곳에서 원하는 컨테이너 이미지를 다운받을 수 있으며, 누구든지 이미지를 등록하고 사람들과 공유할 수 있다.

- 도커 허브에서는 리눅스 배포판들의 버전별 이미지를 포함하여, 소프트웨어 회사에서 제공하는 공식 컨테이너 이미지(Apach, MYSQL, ...)도 다운할 수 있다.

- 도커를 사용하여 각각의 소프트웨어를 구성하여 구축한 예시 (한 컨테이너에 모두 집어넣거나, 별도의 컨테이너로 구성할 수 있다.)

출처 : 그림과 실습으로 배우는 도커&쿠버네티스 -오가사와라 시게타카

- 도커를 사용할 때 '한 컨테이너에 한 프로그램'이라는 원칙이 있다. 보안과 유지 관리 측면에서 유리하기 때문이다.

i) 운영체제? 소프트웨어나 프로그램의 명령을 하드웨어에 전달하는 역할

[네트워크] 동기화 예제

JiWonSon — Wed, 22 Mar 2023 17:56:42 +0900

1. 사용자모드와 커널 모드

1.1) 사용자 주소 공간과 커널 주소 공간을 분리하는 이유는?

운영체제는 컴퓨터 전체 메모리를 사용자 공간과 커널 공간으로 나누는데 사용자 공간은 응용 프로그램을 탑재하고 사용되는 공간이고, 커널 공간은 디바이스 드라이버를 포함하여 커널 코드가 탑재된다.

이유는 커널 공간에 있는 코드와 데이터를 보호하기 위해 분리한다.

1-2) 사용자 모드, 커널 모드가 구체적으로 뭔데?

사용자 모드에서 응용프로그램 코드가 실행되고, 커널 모드에서 커널 코드가 실행된다.
둘을 나누는 이유는 데이터에 접근하기 어렵게 만드는 것이다.
또한, 사용자 공간은 분리되지만, 커널 공간은 공유된다는 특징이 있다.

2. 동기화 기법

2-1) 유저 모드 동기화

커널의 힘을 빌리지 않는(커널 코드가 실행되지 않는) 동기화 기법
성능상의 이점, 기능상의 제한(라이브러리를 이용)
종류
1. 크리티컬 섹션 기반 동기화
  - 메모리 접근 동기화에 사용. 임계영역 객체(Key)를 만들고 초기화해야 함(반드시 거쳐야 하는 과정)
2. 인터락 함수 기반 동기화
  - 메모리 접근 동기화에 사용. 함수 내부적으로 한 순간에 하나의 스레드에 의해서만 실행되도록 동기화. 전역으로 선언된 변수 하나의 접근 방식을 동기화하는 것이 목적일 경우 사용

2-2) 커널 모드 동기화

커널에서 제공하는 동기화 기능을 활용하는 방법
커널 모드로의 변경이 필요하므로 성능 저하, 다양한 기능 활용 가능
기능상 우수, 속도 떨어짐
각 프로세스들 안의 스레드들끼리의 동기화도 가능
종류
1. 뮤텍스 기반의 동기화
  - 메모리 접근 동기화에 사용. 키의 취득과 반납이 이루어짐
2. 세마포어 기반의 동기화
  - 메모리 접근 동기화에 사용. 카운트를 셈
3. 이름 있는 뮤텍스 기반의 동기화
  - 프로세스간 동기화에 사용. 프로세스 동기화를 하기 위해서 뮤텍스를 동기화해야 하는데 커널 오브젝트는 각각 프로세스에 독립적이므로 뮤텍스에 이름 붙여서 접근
4. 이벤트 기반의 동기화
  - 실행순서 동기화에 사용

[뮤텍스]

[세마포어]

[Design Pattern] 템플릿 메소드 패턴

JiWonSon — Sun, 5 Mar 2023 09:59:25 +0900

1. 템플릿 메소드 패턴이란?

알고리즘의 골격을 정의한다. 템플릿 메소드를 사용하면 알고리즘의 일부 단계를 서브클래스에서 구현할 수 있으며, 알고리즘 구조는 그대로 유지하면서 알고리즘의 특정 단계를 서브클래스에서 재정의할 수도 있다.

"알고리즘의 틀을 만들기 위한 패턴"

2. 예시

1) 커피와 홍차가 만들어지는 법 비교해보기

1. 커피 만드는 법

1) 물을 끓인다.

2) 끓는 물에 커피를 우려낸다.

3) 커피를 컵에 따른다.

4) 설탕과 우유를 추가한다.



2. 홍차 만드는 법

1) 물을 끓인다.

2) 끓는 물에 차를 우려낸다.

3) 차를 컵에 따른다.

4) 설탕을 추가한다.

여기서 음료를 준비하는 단계는 물 끓이기 → 우리기 → 컵에 붓기 → 첨가물 추가하기 순으로 이루어진다.

아래 클래스를 보자.

public class Coffee {

	void prepareRecipe() {

		boilWater();

		brewCoffeeGrinds();

		pourInCup();

		addSugarAndMilk();

	}

	public void boilWater() {

		System.out.println("물 끓이는 중");

	}

	public void breqCoffeeGrinds() {

		System.out.println("필터를 통해 커피를 우려내는 중");

	}

	public void pourInCup() {

		System.out.println("컵에 따르는 중");

	}

	public void addSugarAndMilk() {

		System.out.println("설탕과 우유를 추가하는 중");

	}

}

public class Tea {

	void prepareRecipe() {

		boilWater();

		steepTeaBag();

		pourInCup();

		addSugar();

	}

	public void boilWater() {

		System.out.println("물 끓이는 중");

	}

	public void steepTeaBag() {

		System.out.println("차를 우려내는 중");

	}

	public void pourInCup() {

		System.out.println("컵에 따르는 중");

	}

	public void addLemon() {

		System.out.println("설탕을 추가하는 중");

	}

}

코드가 중복되어 있다. 클래스가 거의 동일하니까, 공통 부분은 추상화 시켜 클래스를 만들어 보자.

알고리즘의 각 단계는 템플릿 메소드 안에서 메소드로 표현된다. 어떤 메소드는 이 클래스에서, 어떤 메소드는 서브클래스에서 처리되기도 하는데, 서브클래스에서 구현해야 하는 경우에는 메소드를 abstract로 선언하도록 한다.

총제적으로 본다면 서로 다른 메소드를 사용하지만, 둘은 서로 별로 다르지 않다.

템플릿 메소드 패턴을 적용해보자.

public abstract class CaffeineBeverage {

	final void prepareRecipe() {

		boilWater();

		brew();

		pourInCup();

		addcondiments();

	}

	abstract void brew();

	abstract void addcondiments();

	void boilWater() {

		System.out.println("물 끓이는 중");

	}

	void pourInCup() {

		System.out.println("컵에 따르는 중");

	}

}

public class Coffee extends CaffeineBeverage {

	@Override
	void brew() {

		System.out.println("필터를 통해 커피를 우려내는 중");

	}

	@Override
	public void addCondiments() {

		System.out.println("설탕과 우유를 추가하는 중");

	}

}

public class Tea extends CaffeineBeverage {

	@Override
	void brew() {

		System.out.println("차를 우려내는 중");

	}

	@Override
	public void addCondiments() {

		System.out.println("설탕을 추가하는 중");

	}

}

차를 만들어 보자!

1. Tea 객체를 만들고.

Tea myTea = new Tea();



2. 템플릿 메소드를 호출한다.

myTea.prepareRecipe(); 카페인 음료를 만들기 위한 알고리즘이 돌아간다.



3. 물을 끓인다.

boilWater(); 이 단계는 CaffeineBeverage 에서 처리된다.



4. 이제 차를 우려낸다. 

brew(); 이방법은 서브클래스만 알고있다.



5. 차를 컵에 따른다.

pourInCup(); 이 단계도 공통적인 부분이기 때문에 Caffeinebeverage 에서 맡아서 처리된다.



6. 마지막으로 첨가물을 추가한다.

addCondiments(); 첨가물은 음료마다 다르기때문에 서브클래스에서 처리된다.

위와 같이 템플릿 메소드 패턴에서는 알고리즘의 각 단계들을 정의하고, 그 중 몇 개는 서브클래스에 의해 알고리즘을 구체화하여 제공한다.

3. 후크(hook) ?

추상 클래스에서 선언된, 아무 코드도 들어가지 않은 메소드이다. 필요한 경우에만 구현 클래스에서 오버라이드해 입맛에 맞게 수정할 수 있다.

public abstract class CaffeinBeverageWithHook {
    final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        if (customerWantsCondiments()) {
            addCondiments();        
        }
    }
    
    abstract void brew();
    
    abstract void addCondiments();
    
    void boilWater() {
        // ...
    }
    
    void pourInCup() {
        // ...
    }
    
    // 이 메소드가 서브클래스에서 필요에 따라 오버라이드할 수 있는 메소드 이므로 "후크"임
    boolean customerWantsCondiments() {
        return true;
    }
}

prepareRecipe에서 손님이 첨가물을 넣어 달라고 했을 때만 (customerWantsCondiments가 true를 리턴할 때만) 첨가물을 추가하도록 코드를 수정했다. customerWantsCondiments는 true만 리턴하는 기본적인 후크 메소드이다. customerWantsCondiments는 필요한 경우에만 서브클래스에서 오버라이드해 첨가물을 추가할지 여부를 입력받는 코드로 수정하여 사용할 수 있다.

4. 후크와 추상 메소드

추상 메소드 → 서브클래스가 알고리즘 특정 단계를 반드시 제공해야 할 때

후크 → 서브클래스가 알고리즘 특정 단계를 선택적으로 제공해야 할 때

[네트워크]Https 동작과정 ( SSL, TLS, 대칭키, 공개키,CA)

JiWonSon — Mon, 20 Feb 2023 17:58:43 +0900

1.HTTPS?

1-1. 정의

HTTPS는 기존 HTTP레이어에서 SSl 또는 TLS프로토콜을 얹어 평문 데이터를 암호화하고

암호화, 인증, 무결성 보장을 통해 더 안전히 만들어 주는 프로토콜이다.

1-2. 목적

SSL이나 TLS와 같은 프로토콜을 사용하여 인증서를 통해 메시지를 암호화하고, 통신하고자 하는 상대방이 맞는 지 인증하는 것이다.

2.SSL과 TLS

SSL(Secure Sockets Layer)는 TLS(Transport Layer Security)의 과거 명칭이다.

즉, TLS는 SSL을 보다 안전하고, 프로토콜을 더 정확하고 안정성 높이도록 하기 위해 고안되었다.

구체적으로는 TCP,UDP와 같은 일반적인 인터넷 통신에 안전한 Layer(계층)을 추가하는 것이다. 이 기술을 웹 서버에 적용한 것이 우리가 흔히 부르는 SSL/TLS 인증서 라고 한다.

3. 대칭키, 공개키

1-1. 대칭키

대칭키 암호화 방식은 하나의 키로 평문을 암호화하고 다시 암호문을 원래의 평문으로 복호화할 때 사용하는 방식이다.

명칭 그대로 키를 단 하나만 사용하는 것, 키가 대칭인 것이 특징이다.

- 암호화 헀던 키가 노출되면 암호가 해제된다.

1-2. 공개키

공개키 암호화 방식은 공개키, 개인키 두 개의 키를 한 쌍으로 각각 암호화/복호화에 사용하는 것이다. 일반적으로 공개키로 암호화한 것을 개인키로 복호화한다.

- 공개키가 노출되어도 개인키가 없으면 암호를 해제할 수 없다.

* 공개키 방식은 클라이언트와 서버가 서로 인증하려고 교환하기 위한 키를 암호화하고,

대칭키 방식은 서로 인증한 후 메시지를 암호화해서 지속적으로 전송한다.

4. CA 인증기관 (Certificate authority)

공개키 방식은 해당 Public Key가 진짜인지 확인 할 수 없다. 따라서 Public Key가 진짜임을 증명해주는 제 3자 기관을 CA라고 한다.

CA는 아무 기업이나 할 수 있는 것이 아니고 신뢰성이 엄격하게 공인된 기업들만이 참여할 수 있다.

SSL을 통해서 암호화된 통신을 제공하려면 CA를 통해서 인증서를 구입해야 한다.

이렇게 CA가 Public Key라고 인증한 인증서를 SSL인증서라 부른다.

5. CA 인증과정

1. 서버에서 인증 서명 요청서(CSR) 생성

1-1) Server에서 Public Key와 Private Key를 쌍으로 생성한다.

1-2) Server에서 인증 서명 요청서(CRS)를 만든다. (SHA256 같은 해쉬 알고리즘으로 해쉬 수행한다.)

2. CA - SSL 인증서 발급

3. 서버 - SSL 인증서 받음

4. 클라이언트 - SSL Handshake 첫번째 요청

4-1) Client가 요청을 하게 되면, 가장 먼저 Server에 3-Way Handshake를 통해 연결을 시도한다.

→ ex) 브라우저 주소창에서 http://.naver.com을 치면, HTTP는 TCP의 일종이니 TCP 연결을 위한 3-Way Handshake를 먼저 수행한다.

4-2) 3-Way Handshake를 연결이 완료되면, 클라이언트가 Client Hello 단계를 수행

HTTPS를 사용하는 것을 알게 된 클라이언트는 Client Hello 단계에서 밑의 정보를 보낸다.

5. 서버 - SSL HandShake 두번째 요청

5-1) Client가 보내온 Client Hello 패킷을 받아, 밑의 정보를 Client에게 응답한다.

- 브라우저가 지원하는 암호화 방식중에서 하나를 선택해 클라이언트로 전달- 서버가 자신의 ssl인증서를 클라이언트로 전달

6. 클라이언트 - SSL HandShake의 세 번째 단계 : Premaster Secret 생성

6-1) 클라이언트는 서버의 SSL 인증서가 믿을만한지 확인한다.

Client가 SSL 인증서(CA의 Private_key로 해쉬(서버정보))를 CA의 Public Key로 디코딩해본다. 그러면 해쉬(서버정보)의 값을 얻을 수 있다. 그리고 서버에 대한 정보를 Hash화 해서 서로 일치하는 지 체크한다. 이를 통해 SSL 인증서가 위조 됐는 지 여부를 체크할 수 있다.

브라우저 내부에 CA의 Public Key가 저장되어 있다.

7. 서버/클라이언트 - SSL HandShake 종료 & HTTPS 통신 시작한다.

[Design Pttern] 데코레이터 패턴

JiWonSon — Sun, 5 Feb 2023 09:41:44 +0900

1. 데코레이터 패턴?

- 데코레이터 패턴으로 객체에 추가 요소를 동적으로 더할 수 있는 패턴이다.

- 데코레이터를 사용하면 서브클래스를 만들 때보다 훨 씬 유연하게 기능을 확장할 수 있다.

[역할]

Component : 실질적인 인스턴스를 컨트롤하는 역할

ConcreteComponent : Component의 실질적인 인스턴스의 부분으로 책임의 주체의 역할

Decorator : Component와 ConcreteDecorator를 동일시 하도록 해주는 역할

ConcreteDecoreator : 실질적인 장식 인스턴스 및 정의이며 추가된 책임의 주체

2. 데코레이터 패턴의 장단점

장점

1. 기존 코드를 수정하지 않고도 데코레이터 패턴을 통해 행동을 확장시킬 수 있다.

2. 구성과 위임을 통해서 실행중에 새로운 행동을 추가할 수 있다.

단점

1. 의미없는 객체들이 너무 많이 추가될 수 있다.

2. 데코레이터를 너무 많이 사용하면 코드가 필요 이상으로 복잡해질 수 있다.

3. 데코레이터를 이용한 주문시스템 클래스 구성도

- 제일 상단의 Beverage는 구성요소를 나타내는 Component 추상 클래스이다.

- HoustBlend, DarkRoast, Decaf, Espresso는 커피 종류마다의 구성요소를 나타내는 구상 클래스이다.

- Milk, Mocha, Soy, Whip은 각각의 첨가물을 나타내는 데코레이터이다.

4. 데코레이터를 사용해 주문시스템 구현

[추상 구성요소] Beverage

public abstract class Beverage {
	String description = "제목 없음";

	public String getDescription() {
		return description;
	}

	public abstract double cost();
}

//Beverage 클래스를 확장
public abstract class CondimentDecorator extends Beverage { 
	Beverage beverage;

	public abstract String getDescription();
}

- Beverage 객체가 들어갈 자리에 들어갈 수 있어야 한다. 따라서 Beverage 클래스를 확장한다.

- 모든 첨가물 데코레이터에서 getDescription() 메소드를 새로 구현하기 위해서 추상 메소드로 선언한다.

[구상 구성요소] Espresso, Decaf

public class Espresso extends Beverage {
	
	public Espresso() {
		description = "에스프레소";
	}
	
	public double cost() {
		return 1.99;
	}

}

public class Decaf extends Beverage {
	
	public Espresso() {
		description = "디카페인 커피";
	}
	
	public double cost() {
		return 1.05;
	}

}

[구상 데코레이터]

public class Mocha extends CondimentDecorator {
	
	// 감싸고자 하는 객체를 받음
	public Mocha(Beverage beverage) {
		// 감싸고자 하는 음료를 저장
		this.beverage = beverage; 
	}

	public String getDescription() {
		return beverage.getDescription() + ", 모카";
	}

	public double cost() {
		return beverage.cost() + .20;
	}

}

- 데코레이터는 감싸고자하는 음료를 저장하기 위한 인스턴스가 필요하다.

[주문 테스트 코드]

public class StarbuzzCoffee {
	
	public static void main(String args[]) {
		Beverage beverage = new Espresso();
		beverage = new Mocha(beverage); // Mocha로 감싼다
		beverage = new Mocha(beverage); // Mocha로 감싼다
		
                Beverage beverage2 = new Decaf();
                beverage2 = new Whip(beverage2); // Whip으로 감싼다

		System.out.println(beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost());
		// 에스프레소 커피, 모카, 모카 $1.99
		System.out.println(beverage2.getDescription() + " $" + beverage.cost());
		// 디카페인 커피, 휘핑크림 $2.49
	}
}

[네트워크] Streaming service

JiWonSon — Sat, 4 Feb 2023 09:29:51 +0900

1. 스트리밍 서비스?

- 음악이나 동영상 등의 멀티미디어 파일을 전송, 재생하는 방식으로 서비스를 제공한다.

- 파일을 다운로드하는 것과 더불어 재생함으로써 기다리는 시간을 줄일 수 있다.

ex) 왓챠, 유튜브, 넷플릭스 등등

2. 스트리밍 프로토콜?

- 스트리밍 프로토콜이란 위 서비스를 위해 데이터를 전달하는 방식이다.

2.1 종류

1) Progressive Download

- 웹 서버로부터 동영상을 다운로드하면서 파일이 도착하는 대로 재생해주는 방식이다.

@ 출처 : https://abt.net/multimedia.php

[장점]

- 웹 서버에 업로드 후 클라이언트 쪽에 URL만 알려주면 되므로, 구현이 쉽다.

[단점]

- 전체 파일을 가져오는 방식으로 유료 서비스에 적용하기 어렵다.

- 시청한 만큼의 용량이 아닌 다운로드 한 만큼의 네트워크 트래픽을 사용하므로, 네트워크 사용량이 많다.

- 다운로드 시작 중에는 비디오 품질을 변경할 수 없다.

[예시]

- VOD(Video On Demand 주문형 비디오)

영상 등 멀티미디어 데이터를 서버에 저장해두고, 원하는 때에 원하는 서비스를 제공 가능하다.

2)RTMP, RSTP 스트리밍

- 웹폴더에 있는 파일을 다운받아 진행하는 방식이다.

- 서버는 미디어 파일을 몇 초 단위로 단편화 시킨다.

- 클라이언트는 단편하된 미디어 파일들을 받아 연속된 미디어 스트림으로 조합하여 재생한다.

RTMP (Real Time Messaging Protocol)

– 실시간 메시지 전송 프로토콜이다.
– 어도비 시스템즈 (Adobe Systems) 사의 독점 컴퓨터 통신 규약이다.
– 오디오, 비디오 및 기타 데이터를 인터넷을 통해 스트리밍 할때 사용한다.
– 포트번호 1935번을 사용한다.

RTSP (Real Time Streaming Protocol)

– IETF (Internet Engineering Task Force) 가 1998년에 개발한 통신 규약이다.
– 스트리밍 데이터를 제어하기 위한 방법을 제공한다.
– 오디오, 비디오 등 멀티미디어 데이터를 포함하는 미디어 서버를 원격 조작하기 위한 프로토콜이다.
– 명령어는 Play, Pause 와 같이 VCR 동작하고 비슷하며, 시간 정보를 바탕으로 서버에 접근한다.
– 실제 미디어 스트리밍 데이터를 전송하지 않고, RTP 규약을 사용하여 전송 계층으로 실제 오디오/비디오 데이터를 전송한다.
– RTSP 규약은 HTTP 규약하고 비교해 볼 때, 문법이나 동작은 비슷하지만, HTTP가 무상태형 (Stateless) 인 반면 RTSP 는 상태형 (Stateful) 규약이다.
– 포트번호는 554번을 사용한다.

https://abt.net/multimedia.php

[장점]

- 서버 파일을 몇 초단위로 단편화 시키므로 Progressive Download 보다 트래픽을 줄 일 수 있다.

[단점]

- 일반적인 MP4 파일에서 동작하지 않는다.

3) Adaptive HTTP 스트리밍

- RSTP/RTMP 와 Progressive Download의 장점을 결합한 방식이다.

- 넷플릭스나 유튜브 동영상을 시청할 때 처음에는 해상도가 좋지 않다가 점점 해상도가 좋아지는 것을 경험했던 적이 있을 것이다. 처음에는 사용자의 네트워크 상태를 판단할 수 없으니 낮은 해상도의 콘텐츠 조각을 내려주다가 네트워크의 품질이 식별되면 그에 따른 해상도로 내려주는 전략을 선택했을 것으로 짐작해볼 수 있다.

- Adaptive 하게 스트리밍을 하게 되면 서비스를 제공하는 서버의 트래픽을 관리할 수 있는 이점이 있는 것은 물론 사용자 입장에서도 네트워크 데이터 사용을 줄일 수 있는 장점이 있고 버퍼링 없는 동영상 시청이 가능하게 된다. 버퍼링을 감수하고라도 고해상도로 보고자 하는 유저들에게는 UI를 통한 선택권을 줄 수 있다.

https://abt.net/multimedia.php

[장점]
- 네트워크 트래픽의 부하 분산 , 트래픽 감소

[단점]

- 표준화가 부족하다. 각 공급자(ms, apple, adobe) 마다 서로의 프로토콜이 존재한다.

- 단편화 된 파일간의 변환 툴이 아직까지는 일반화 되지 않았다.

[예시]

- YouTube : 원래는 Progressive Download 방식으로 구현되었지만, 현재는 Adaptive Http Streaming 방식으로 서비스하고 있다.

https://www.netmanias.com/ko/post/blog/5819/google-http-adaptive-streaming-http-progressive-download-ott-video-streaming-youtube/youtube-switched-to-chunking-and-adaptive-streaming

3. FTP

3.1정의

- File Transfer Protocol로, 인터넷 상의 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 원하는 파일을 전송할 수 있는 TCP/IP 응용 프로토콜이다.

3.2 FTP 포트의 사용과 명령

- 프로토콜 : TCP

- 사용 포트

20번 - 서버와 클라이언트 간에 데이터 전송 용도의 포트

21번 - 클라이언트에서 서버로 보내는 명령을 제어하는 용도의 포트

클라이언트 접속 명령 FTP : [접속지 주소]

- 익명 사용자가 FTP 사이트의 특정 디렉터리에 파일을 업로드하려면, 쓰기/사용 권한을 부여받아야 한다.

- 다른 응용 프로토콜과 달리 FTP 서버는 21번만 열린 상태에서 클라이언트가 접속되길 기다린다.

- 자료를 전송할 떄는 20번 포트를 사용하고, 21번 포트가 동작이 불가능하면 접속을 할 수 없다.

21번 접속이 가능하고 20번 포트가 동작하지 않으면 접속은 되지만 자료 전송을 할 수 없다.

- 송수신할 때 포트를 2개쓰므로 다소 비효율적인 면이 있다.

3.3 FTP의 특징

- 서로 다른 시스템 사이에서 동작되고, 하나의 시스템 사용자들로부터 운영 시스템과는 관계없이 다른 종류의 시스템과 연결된다.

- FTP 클라이언트는 대화식으로 클라이언트보다 상위 계층 요소 기술이 필요하다.

- 텍스트 명령어 중심의 인터페이스에서 동작하며, 제한된 파일 형식과 파일 구조를 지원한다.

- 접속에는 계정 접속과 익명 접속 두 가지가 있다.

계정 접속은 FTP 서버에 로그인하기 위한 계정이 필요하고, 익명 접속은 다수가 로그인할 때 Anonymous FTP라는 계정이 필요하다.

- 로컬 시스템과, 원격 시스템간의 파일 전송 프로토콜 기능을 제공한다.

- Telnet, Rlogin, Rsh와 같은 원격 접속 프로토콜은 파일 전송이 불가능하기 때문에 서버 대 호스트간의 파일 전송을 위해 사용된다.

- 파일 전송 형태는 파일 특성에 따라 이진 형태와 텍스트 형태로 구성된다. 전송 파일에 따라 모드를 구분해야 한다.

[Oracle] 프로시저, 사용자 정의 함수, 트리거

JiWonSon — Mon, 16 Jan 2023 09:18:53 +0900

1. 절차형 SQL이란?

I) 개념

SQL도 일반 프로그램 언어와 유사하게 절차 지향적인 프로그램이 가능하도록 하는 트랜잭션 언어이다.

II) 종류

1) 프로시저

일련의 쿼리들을 하나의 함수처럼 실행하기 위한 쿼리의 집합

2) 사용자 정의함수

일련의 SQL 처리를 수행하고 수행 결과를 단일 값으로 반환할 수 있는 절차형 SQL

3) 트리거

데이터베이스 시스템에서 CURD 이벤트가 발생할 때마다 관련 작업이 자동으로 수행되는 절차형 SQL

III) 특징

- 단일 SQL 문장으로 실행하기 어려운 연속적인 작업을 처리하는데 적합하다.

- DBMS 내부에서 직접 처리하기 때문에 일반적으로 입출력 데이터가 적다.

IV) 필수 구성 요소

- DECLARE(선언) : 대상의 이름 및 변수등을 선언

- BEGIN(시작) : 실행 시 시점, 프로시저, 사용자 정의 함수가 실행되는 시작점이다.

- END(끝) : 실행 시 종점, 프로시저, 사용자 정의 함수가 실행되는 종료점이다.

2. 프로시저

I) 프로시저 문법

CREATE [OR REPLACE] PROCEDURE 프로시저명
(파라미터명 [IN|OUT|INOUT] 데이터타입, ... )
IS
     변수선언
BEGIN
     명령어;
[COMMIT|ROLLBACK]
END;

II) 프로시저 호출 예시

SQL>EXECUTE p_DEPT_insert(10, 'dev', 'seoul', :rslt);

SQL> print rslt;

1) EXECUTE 구문을 이용해 정의한 프로시저를 실행한다.

2) 프로시저의 OUT변수인 rslt를 print할 때, DEPTNO(10)가 이미 존재한다면 이미 등록된 부서번호라 출력될 것이다.

반대로 없다면 입력 완료로 출력된다.

III) 프로시저 호출 특징

- 외부 호출을 통해 실행된다. ex) 응용 프로그램에서 호출, 내부 스케쥴러 배치 작업 중 실행

- SQL 명령어를 활용하여 작성된 프로시저를 호출한다.

- SQL TOOL을 사용하지 않고 다른 프로시저에서 호출 시에는 별도 명령어 없이 "@프로시저명" 또는 프로시저 명칭만 사용하여 호출이 가능하다.

3. 사용자 정의 함수

I) 사용자 정의 함수 호출 예시

# 사용자 정의 함수 결과 값을 데이터 질의어에 활용
SQL> SELECT [사용자정의 함수명](매개변수1, 매개변수2, ...)
            FROM 테이블명;
            
# 사용자 정의 함수 결과 값을 데이터 조작어에 활용
SQL> UPDATE [테이블명]SET [필드명] =
            [사용자정의함수](매개변수1...)WHERE 조건..;

II) 사용자 정의 함수 특징

- 연산 처리 결과를 단일 값으로 반환할 수 있다.

- 사용자 정의 함수의 호출을 통해 실행되며, 반환되는 값을 CRUD에 재이용하는 것이 일반적이다.

4. 트리거

I) 트리거 문법

CREATE [OR REPLACE] TRIGGER '트리거 이름'()
   [BEFORE|AFTER] 유형 ON 테이블명
   [FOR EACH ROW]
BEGIN
END;

II) 트리거 호출 예시

DELETE TRIGGER TNAME ON INSERTION OF 갱신:
(UPDATE 회원
  SET 회원, 적립액 = 회원, 적립액 + (갱신.가격 * 갱신.적립비율)
  WHERE 갱신.회원번호 = 회원.회원번호);

III) 트리거 특징

- CRUD 이벤트가 발 생할 때마다 관련 작업이 자동으로 수행되는 절차형 SQL이다.

- 일반적으로 이벤트와 관련된 테이블에 데이터 삽입, 추가, 삭제 작업을 자동으로 실행시키는데 활용되나, 데이터의 무결성 유지, 로그 메세지 출력 등의 처리를 위해 사용하기도 한다.

5. 프로시저와 트리거 차이점

프로시저	트리거
- CREATE 프로시저 문법 사용 - EXECUTE 명령어로 실행 - COMMIT, ROLLBACK 가능	- CREATE 트리거 문법 사용 - 생성 후 자동 실행 - COMMIT, ROLLBACK 불가능

[Design Pattern] MVC패턴

JiWonSon — Mon, 9 Jan 2023 18:21:02 +0900

1. MVC패턴이란?

Model + View + Controller를 합친 용어이다.

Model : 어플리케이션에서 사용되는 데이터와 그 데이터를 처리하는 부분
View : 사용자에서 보여지는 UI 부분
Controller : 사용자의 입력을 받고 처리하는 부분

2. MVC패턴의 흐름

클라이언트가 입력하여 요청 (ex. 저장버튼 클릭)
서버에 데이터를 요청, Controller에 요청한다.
Controller에서 사용자에게 받은 데이터를 처리하기 위해 로직을 수행한다. Controller는 필요한 데이터들을 Model과 주고 받음
Controller는 View에게 결과를 전달한다. 사용자에게 화면 결과를 보여줌

3. MVC패턴 코드

//Controller 모델을 통해 데이터를 받아 View로 보낸다
Class Users{
    function getProfile(id) {
       profile = this.UserModel.getProfile(id)
       renderView('user/profile', profile);
    }
}

//Model 데이터를 가져온다
Class UserModel{
    function getProfile(id){
       data = this.db.get('select * from users where id = id')
       return data;
    }
}

//View 받은 데이터를 사용자에게 보여준다.
<h1>{{profile.name}}</h1>
<ul>
   <li>Email: {{profile.email}}</li>
   <li>Phone: {{profile.Phone}}</li>
</ul>

4. MVC패턴의 장단점

장점

단순하고 직관적
기능 별로 코드를 분리하여 유연하고 확장하기 쉽다.

단점

위 패턴을 사용하기 위한 클래스, 기능들이 많이 필요하다. 복잡한 설계가 될 수 있음
Model과 View의 완벽한 분리가 어렵다. => Model과 View의 의존성이 높아 패턴이 모호해짐.
의존성이 높다면, 각각 독립적이지 않아 코드 하나를 수정하려면 여러 부분을 수정해야한다는 큰 단점이 있다.

점을 찍어가며

[Python] GIL

1)GIL이란?

2)파이썬은 멀티쓰레드 언어인가

3) CPU 사용량

4) cpu사용량이 생각과 다르게 나온 이유

[Spring] 빌드 관리 도구

1. 빌드 관리 도구?

2. Maven

3. Gradle

4. 결론

[Docker] Docker 동작 원리

1. Docker의 구조

2. Docker 허브와 이미지, 컨테이너

[네트워크] 동기화 예제

1. 사용자모드와 커널 모드

1.1) 사용자 주소 공간과 커널 주소 공간을 분리하는 이유는?

1-2) 사용자 모드, 커널 모드가 구체적으로 뭔데?

2. 동기화 기법

2-1) 유저 모드 동기화

2-2) 커널 모드 동기화

[Design Pattern] 템플릿 메소드 패턴

1. 템플릿 메소드 패턴이란?

2. 예시

3. 후크(hook) ?

4. 후크와 추상 메소드

[네트워크]Https 동작과정 ( SSL, TLS, 대칭키, 공개키,CA)

1.HTTPS?

1-1. 정의

1-2. 목적

2.SSL과 TLS

3. 대칭키, 공개키

1-1. 대칭키

1-2. 공개키

4. CA 인증기관 (Certificate authority)

5. CA 인증과정

[Design Pttern] 데코레이터 패턴

1. 데코레이터 패턴?

2. 데코레이터 패턴의 장단점

장점

단점

3. 데코레이터를 이용한 주문시스템 클래스 구성도

4. 데코레이터를 사용해 주문시스템 구현

[네트워크] Streaming service

1. 스트리밍 서비스?

2. 스트리밍 프로토콜?

2.1 종류

3. FTP

3.1정의

3.2 FTP 포트의 사용과 명령

3.3 FTP의 특징

[Oracle] 프로시저, 사용자 정의 함수, 트리거

1. 절차형 SQL이란?

I) 개념

II) 종류

III) 특징

IV) 필수 구성 요소

2. 프로시저

I) 프로시저 문법

II) 프로시저 호출 예시

III) 프로시저 호출 특징

3. 사용자 정의 함수

I) 사용자 정의 함수 호출 예시

II) 사용자 정의 함수 특징

4. 트리거

I) 트리거 문법

II) 트리거 호출 예시

III) 트리거 특징

5. 프로시저와 트리거 차이점

[Design Pattern] MVC패턴

1. MVC패턴이란?

2. MVC패턴의 흐름

3. MVC패턴 코드

4. MVC패턴의 장단점

++ Spring MVC 모델 흐름