5장 서버 프로그램 구현

Section48. 개발 환경 구축

1. 개발 환경 구축

응용 소프트웨어 개발을 위해 개발 프로젝트를 이해하고 소프트웨어 및 하드웨어 장비를 구축하는 것을 의미

- 응용 소프트웨어가 운영될 환경과 유사한 구조로 구축

- 개발 프로젝트의 분석 단계의 산출물을 바탕으로 개발에 필요한 소프트웨어와 하드웨어를 선정한다.

- 하드웨어와 소프트웨어 성능, 편의성, 라이선스 등의 비즈니스 환경에 적합한 제품들을 최종적으로 결정하여 구축한다.

 

2. 하드웨어 환경

사용자와의 인터페이스 역할을 하는 클라이언트(Client)와 클라이언트와 통신하여 서비스를 제공하는 서버(server)로 구성되어 있다.

- 클라이언트: pc, 스마트폰

- 서버

웹 서버(Web Server): 클라이언트로부터 직접 요청을 받아 처리하는 서버로, 저용량의 정적파일들을 제공한다.

                      ex) Apache HTTP Server, Microsoft Internet Information Service, Google Web Server 등

웹 애플리케이션 서버(Web Application Server): 사용자에게 동적 서비스를 제공하기 위해 웹 서버로 부터 요청을 받아 데이터 가공 작업을 수행하거나, 웹 서버와 데이터베이스 서버 또는 웹 서버와 파일 서버 사이에서 인터페이스 역할을 수행하는 서버이다.

ex) Apache Tomcat, IBM WebSphere, Oracle WebLogic 등

데이터베이스 서버(DB Server): 데이터베이스와 이를 관리하는 DBMS를 운영하는 서버이다.

ex) MySQL Server, Oracle Server, Microsoft SQL Server 등

파일 서버(File Server): 데이터베이스에 저장하기에는 비효율적이나, 서비스 제공을 목적으로 유지하는 파일들을 저장하는 서버이다.

ex) AWS S3 등

 

* 웹 서버(Web Server)의 기능

- HTTP/HTTPS 지원: 브라우저로부터 요청을 받아 응답할 때 사용되는 프로토콜

- 통신 기록(Communication Log): 처리한 요청들을 로그파일로 기록하는 기능

- 정적 파일 관리(Managing Static Files): HTML, CSS, 이미지 등의 정적 파일들을 저장하고 관리하는 기능

- 대역폭 제한(Bandwidth Throtting): 네트워크 트래픽 포화를 방지하기 위해 응답 속도를 제한하는 기능

- 가상 호스팅(Virtual Hosting): 하나의 서버로 여러 개의 도메인 이름을 연결하는 기능

- 인증(Authentication): 사용자가 합법적인 사용자인지를 확인하는 기능

 

3. 소프트웨어 환경 (개발 소프트웨어- 요설구빌테형)

클라이언트와 서버 운영을 위한 시스템 소프트웨어와 개발에 사용되는 개발 소프트웨어로 구성된다.

- 시스템 소프트웨어: 운영체제(OS), 웹 서버 및 WAS운용을 위한 서버 프로그램, DBMS 등

- 개발 소프트웨어: 요구사항 관리 도구, 설계/모델링 도구, 구현 도구, 빌드 도구, 테스트 도구, 형상 관리 도구 등

요구사항 관리 도구: 요구사항의 수집과 분석, 추적 등을 편리하게 도와주는 소프트웨어

                  ex) JIRA, IBM DOORS, inteGREAT, Reqtify, Trello 등

설계/모델링 도구: UML(통합 모델링 언어)을 지원하며, 개발의 전 과정에서 설계 및 모델링을 도와주는 소프트웨어

                  ex) DB Designer, PlantUML, ArgoUML 등

구현 도구: 개발 언어를 통해 애플리케이션의 실제 구현을 지원하는 소프트웨어

          ex) Eclipse, IntelliJ IDEA, Visual Studio, Netbeans, Node.js 등

빌드 도구: 구현 도구를 통해 작성된 소스의 빌드 및 배포, 라이브러리 관리를 지원하는 소프트웨어

          ex) Ant, Gradle, Maven, Jenkins 등

테스트 도구: 모듈들이 요구사항에 적합하게 구현되었는지 테스트하는 소프트웨어

            ex) CppUnit, JUnit, HttpUnit, NUnit, SpringTest 등

형상 관리 도구: 산출물들을 버전별로 관리하여 품질 향상을 지원하는 소프트웨어

                ex) CVS, SVN, GIT 등

 

* 개발 언어의 선정 기준 (적효이친범)

- 적정성: 개발하려는 소프트웨어의 목적에 적합해야 합니다.

- 효율성: 코드의 작성 및 구현이 효율적이어야 합니다.

- 이식성: 다양한 시스템 및 환경에 적용가능해야 합니다.

- 친밀성: 개발 언어에 대한 개발자들의 이해도와 활용도가 높아야 합니다.

- 범용성: 다른 개발 사례가 존재하고 여러 분야에서 활용되고 있어야 합니다.

 

 

Section49. 모듈

1. 모듈(module)

모듈화를 통해 분리된 시스템의 각 기능들로, 서브루틴, 서브시스템, 소프트웨어 내의 프로그램, 작업 단위 등과 같은 의미로 사용된다.

- 모듈은 단독 컴파일이 가능하며, 재사용할 수 있다.

- 모듈의 기능적 독립성: 소프트웨어를 구성하는 각 모듈의 기능이 서로 독립됨을 의미

- 독립성이 높은 모듈일수록 모듈을 수정하더라도 다른 모듈들에게는 거의 영향을 미치지 않으며, 오류가 발생해도 쉽게 발견하고 해결할 수 있다.

- 독립성을 높이려면 모듈의 결합도(coupling)는 약하게, 응집도(cohesion)는 강하게, 모듈 크기는 작게 만들어야 한다.

 

2. 결합도(coupling) "자스제외공내"

모듈 간에 상호 의존하는 정도 또는 두 모듈 사이의 연관관계를 의미한다.

- 결합도가 약할수록 품질이 높다.

- 결합도가 강하면 시스템 구현 및 유지보수 작업이 어렵다.

자료 결합도 < 스템프 결합도 < 제어 결합도< 외부 결합도< 공통 결합도< 내용 결합도

- 자료 결합도(data coupling): 모듈 간의 인터페이스가 자료 요소로만 구성될 때의 결합도

어떤 모듈이 다른 모듈을 호출하면서 매개변수나 인수로 데이터를 넘겨주고, 호출 받은 모듈은 받은 데이터에 대한 처리 결과를 다시 돌려   주는 방식

- 스탬프 결합도(stamp coupling): 모듈간의 인터페이스로 배열이나 레코드 등의 자료 구조가 전달될 때의 결합도이다.

 두 모듈이 동일한 자료구조를 조회하는 경우의 결합도이며, 자료 구조의 어떠한 변화, 즉 포맷이나 구조의 변화는 그것을 조회하는 모든 모듈 및 변화되는 필드를 실제로 조회하지 않는 모듈에까지도 영향을 미치게 된다.

- 제어 결합도(control coupling): 어떤 모듈이 다른 모듈 내부의 논리적인 흐름을 제어하기 위해 제어 신호를 이용하여 통신하거나 제어 요소를 전달하는 결합도이다.

 한 모듈이 다른 모듈의 상세한 처리 결과를 알고 있어 이를 통제하는 경우나 처리 기능이 두 모듈에 분리되어 설계된 경우에 발생한다.

 하위 모듈에서 상위 모듈로 제어 신호가 이동하여 하위 모듈이 상위 모듈에게 처리 명령을 내리는 권리 전도현상이 발생하게 된다.

- 외부 결합도(external coupling): 어떤 모듈에서 선언한 데이터를 외부 다른 모듈에서 참조할 때의 결합도이다.

 참조되는 데이터의 범위를 각 모듈에서 제한할 수 있다.

- 공통(공유) 결합도(Common Coupling): 공유되는 공통 데이터 영역을 여러 모듈이 사용할 때의 결합도이다.

 공통 데이터 영역의 내용을 조금만 변경하더라도 이를 사용하는 모든 모듈에 영향을 미치므로 모듈의 독립성을 약하게   만든다.

- 내용 결합도(Content Coupling): 한 모듈이 다른 모듈의 내부 기능 및 그 내부 자료를 직접 참조하거나 수정할 때의 결합도이다.

 한 모듈에서 다른 모듈의 내부로 제어가 이동하는 경우에도 내용 결합도에 해당한다.

 

3. 응집도(Cohesion)  "우논시절교순기"

정보은닉 개념을 확장한 것으로, 명령이나 호출문 등 모듈의 내부 요소들의 서로 관련되어있는 정도, 즉 모듈이 독립적인 기능으로 정의되어 있는 정도를 의미한다.

- 응집도가 강할수록 품질이 높고, 약할수록 품질이 낮다.

우연적 응집도< 논리적 응집도< 시간적 응집도< 절차적 응집도< 교환(통신)적 응집도< 순차적 응집도< 기능적 응집도

- 우연적 응집도(Coincidental Cohesion): 모듈 내부의  각 구성 요소들이 서로 관련 없는 요소로만 구성된 경우의 응집도

- 논리적 응집도(Logical Cohesion): 유사한 성격을 갖거나 특정 형태로 분류되는 처리 요소들로 하나의 모듈이 형성되는 경우의 응집도

- 시간적 응집도(Temporal Cohesion): 특정 시간에 처리되는 몇 개의 기능을 모아 하나의 모듈로 작성할 경우의 응집도

- 절차적 응집도(Procedural Cohesion): 모듈이 다수의 관련 기능을 가질 때 모듈 안의 구성요소들이 그 기능을 순차적으로 수행할 경우의 응집도

- 교환(통신)적 응집도(Communication Cohesion): 동일한 입력과 출력을 사용하여 서로 다른 기능을 수행하는 구성요소들이 모였을 경우의 응집도

- 순차적 응집도(Sequential Cohesion): 모듈 내 하나의 활동으로부터 나온 출력 데이터를 그 다음 활동의 입력데이터로 사용할 경우의 응집도

- 기능적 응집도(Functional Cohesion): 모듈 내부의 모든 기능 요소들이 단일 문제와 연관되어 수행될 경우의 응집도

 

4. 팬인(Fan-in)/팬아웃(Fan-out)

- 팬인: 어떤 모듈을 제어(호출)하는 모듈의 수

- 팬아웃: 어떤 모듈에 의해 제어(호출)되는 모듈의 수

- 팬인이 높다는 것은 재사용 측면에서 설계가 잘 되어있다고 볼 수 있으나, 단일 장애점이 발생할 수 있으므로 중점적인 관리 및 테스트가 필요

* 단일 장애점(SPOF, Single Point Of Failure)

시스템의 구성요소 중 동작하지 않으면 전체 시스템이 중단되어 버리는 요소를 의미, 단일 실패점이라고도 부름

- 팬아웃이 높은 경우 불필요하게 다른 모듈을 호출하는지 검토하고, 단순화시킬 수 있는지 여부의 검토가 필요하다.

- 시스템 복잡도를 최적화하려면, 팬인은 높게 팬아웃은 낮게 설정해야한다.

 

Section50. 공통 모듈

1. 공통 모듈   "일정완추명"

여러 프로그램에서 공통적으로 사용할 수 있는 모듈

- 모듈의 재사용성 확보와 중복 개발 회피를 위해 설계과정에서 공통 부분을 식별하고 명세를 작성할 필요가 있다.

- 일관성(Consistency): 공통 기능들 간 상호 충돌이 발생하지 않도록 작성한다.

- 정확성(Correctness): 시스템 구현 시 해당 기능이 필요하다는 것을 알 수 있도록 정확히 작성한다.

- 완전성(Completeness): 시스템 구현을 위해 필요한 모든 것을 기술한다.

- 추적성(Traceability): 기능에 대한 요구사항의 출처, 관련 시스템 등의 관계를 파악할 수 있도록 작성한다.

- 명확성(Clarity): 해당 기능을 이해할 때 중의적으로 해석되지 않도록 명확하게 작성한다.

 

2. 재사용(Reuse)

비용과 개발 시간을 절약하기 위해 이미 개발된 기능들을 파악하고 재구성하여 새로운 시스템 또는 기능 개발에 사용하기 적합하도록 최적화시키는 작업

- 누구나 이해할 수 있고 사용이 가능하도록 사용법을 공개해야 한다.

- 재사용되는 대상은 외부 모듈과의 결합도는 낮고, 응집도는 높아야 한다.

* 분류

- 함수와 객체: 클래스나 메소드 단위의 소스 코드를 재사용한다.

- 컴포넌트: 컴포넌트 자체에 대한 수정 없이 인터페이스를 통해 통신하는 방식으로 재사용한다.

- 애플리케이션: 공통된 기능들을 제공하는 애플리케이션을 공유하는 방식으로 재사용한다.

 

3. 효율적인 모듈 설계 방안

- 결합도를 줄이고 응집도는 높여서, 모듈의 독립성과 재사용성을 높인다.

- 복잡도와 중복성을 줄이고 일관성을 유지시킨다.

- 모듈의 기능은 예측이 가능해야하며 지나치게 제한적이여서는 안된다.

- 유지보수가 용이해야한다.

- 하나의 입구와 하나의 출구를 갖도록 한다.

- 모듈의 크기는 시스템의 전반적인 기능과 구조를 이해하기 쉬운 크기로 분해한다.

 

 

Section51. DBMS 접속(Connection)

1. DBMS 접속

사용자가 데이터를 사용하기 위해 응용 시스템을 이용하여 DBMS에 접근하는 것을 의미

- 응용 시스템은 사용자로부터 매개 변수를 전달받아 SQL을 실행하고 DBMS로부터 전달받은 결과를 사용자에게 전달하는 매개체 역할을 수행한다.

- 웹 응용 프로그램은 웹 응용 시스템을 통해 DBMS에 접근한다.

- 웹 응용 시스템은 웹 서버와 웹 애플리케이션 서버(WAS)로 구성되며, 서비스 규모가 작은 경우 웹 서버와 웹 애플리케이션 서버를 통합하여 하나의 서버만으로 운용할 수 있다.

 

2. DBMS 접속 기술

DBMS에 접근하기 위해 사용하는 API 또는 API의 사용을 편리하게 도와주는 프레임워크

* JDBC(Java DataBase Connectivity)

- Java 언어로 다양한 종류의 데이터베이스에 접속하고 SQL문을 수행할 때 사용하는 표준 API이다.

- 1997년 2월 썬 마이크로시스템에서 출시

- Java SE에 포함되어 있으며, JDBC 클래스는 java, sql, javax.sql에 포함되어 있다.

- 접속하려는 DBMS에 대한 드라이버가 필요하다.

* ODBC(Open DataBase Connectivity)

데이터베이스에 접근하기 위한 표준 개방형 API로, 개발 언어에 관계 없이 사용할 수 있다.

- 1992년 9월 마이크로소프트에서 출시

- 프로그램 내 ODBC 문장을 사용하여 MS-Access, DBase, DB2, Excel, Text등 다양한 데이터베이스에 접근할 수 있다.

* MyBatis

- JDBC 코드를 단순화하여 사용할 수 있는 SQL Mapping 기반 오픈 소스 접속 프레임워크이다.

- JDBC로 데이터베이스에 접속하려면 다양한 메소드를 호출하고 해제해야하지만, MyBatis는 이를 간소화했고 접속 기능을 더욱 강화하였다.

- MyBatis는 SQL문장을 분리하여 XML 파일을 만들고 Mapping을 통해 SQL을 실행한다.

 

3. 동적 SQL(Dynamic SQL)

다양한 조건에 따라 SQL 구문을 동적으로 변경하여 처리할 수 있는 SQL 처리 방식

- SQL문을 문자열 변수에 넣어 처리한다.

- 사용자로부터 SQL문의 일부 또는 전체를 입력받아 실행할 수 있다.

- 값이 입력되지 않을 경우 사용하는 NVL 함수를 사용할 필요가 없다.

- 응용 프로그램 수행 시 SQL이 변형될 수 있으므로 프리컴파일할 때 구문 분석, 접근 권한 확인 등을 할 수 있다.

- 동적 SQL은 정적 SQL에 비해 속도가 느리지만, 유연한 개발이 가능하다.

 

 

Section52. 서버 개발

1. 서버 개발

웹 애플리케이션의 로직을 구현할 서버 프로그램을 제작하여 웹 애플리케이션 서버(WAS)에 탑재하는 것을 의미

- 웹 애플리케이션 서버에 구현된 서버 프로그램은 웹 서버로부터 받은 요청을 처리하여 결과를 반환하는 역할을 수행

- 서버 개발에 사용되는 프로그래밍 언어: Java, JavaScript, Python, PHP, Ruby

 

2. 서버 개발 프레임워크

서버 프로그램 개발 시 다양한 네트워크 설정, 요청 및 응답 처리, 아키텍처 모델 구현 등을 손쉽게 처리할 수 있도록 클래스나 인터페이스를 제공하는 소프트웨어

- 서버 개발 프레임워크에 따라 지원하는 프로그래밍 언어가 제한적

- 대부분은 모델-뷰-컨트롤러(MVC) 패턴을 기반으로 개발

EX)

- Spring: JAVA를 기반으로 만들어진 프레임워크로, 전자정부 표준 프레임워크의 기반 기술로 사용되고 있다.

- Node.js: JavaScript를 기반으로 만들어진 프레임워크로, 비동기 입 출력 처리와 이벤트 위주의 높은 처리 성능을 가지고 있어 실시간으로 입 출력이 빈번한 애플리케이션에 적합하다.

- Django: Python을 기반으로 만들어진 프레임워크로, 컴포넌트의 재사용과 플러그인화를 강조하여 신속한 개발이 가능하도록 지원한다.

- Codeigniter: PHP기반으로 만들어진 프레임워크로, 인터페이스가 간편하며 서버 자원을 적게 사용한다.

- Ruby on Rails: Ruby를 기반으로 만들어진 프레임워크로, 테스트를 위한 웹 서버를 지원하며 데이터베이스 작업을 단순화, 자동화시켜 개발 코드의 길이가 짧아 신속한 개발이 가능하다.

 

* 프레임워크의 특징  "모재역확"

- 모듈화(Modularity): 프레임워크는 캡슐화를 통해 모듈화를 강화하고 설계 및 구현의 변경에 따른 영향을 최소화함으로서 소프트웨어의 품질을 향상시킨다.

- 재사용성(Reusability): 프레임워크는 재사용 가능한 모듈을 제공함으로써 개발자의 생산성을 향상시킨다.

- 제어의 역흐름(Inversion of Control): 개발자가 관리하고 통제해야 하는 객체들의 제어 권한을 프레임워크에 넘김으로서 생산성을 향상시킨다.

- 확장성(Extensibility): 프레임워크는 다형성을 통한 인터페이스 확장이 가능하여 다양한 형태와 기능을 가진 애플리케이션 개발이 가능하다.

 

 

Section53. 서버 개발 과정

1. 서버 개발

DTO/VO, SQL, DAO, Service, Controller를 각각 구현하는 과정을 통해 이루어진다.

- 구현 순서는 개발자가 임의로 변경할 수 있다.

- 개발하려는 서버 프로그램의 목적, 개발 언어, 규모 등의 이유로 통합되거나 세분화될 수 있다.

- 모든 과정에서 보안 약점이 발생하지 않도록 소프트웨어 개발 보안 가이드를 참고한다.

 

2. DTO(Data Transfer Object)/ VO(Value Object) 구현

- 데이터 교환을 위해 사용할 객체를 만드는 과정이다.

- 송수신할 데이터의 자료형에 맞게 생성한다.

- 알고리즘 등의 로직은 구현하지 않고, 변수와 데이터를 저장하고 반환하는 메소드만 구현한다.

 

3. SQL 구현

데이터의 삽입, 변경, 삭제 등의 작업을 수행할 SQL 문을 생성하는 과정이다.

- SQL문을 소스코드 내에 직접 입력하거나, 별도의 XML 파일로 저장하여 관리한다.

=> XML 파일로 SQL문을 관리하는 경우 중복되는 SQL 문을 최소화할 수 있고 유지보수가 간편해진다.

 

4. DAO(Data Access Object) 구현

데이터베이스에 접근하고, SQL을 활용하여 데이터를 실제로 조작하는 코드를 구현하는 과정이다.

 

5. Service 구현

사용자의 요청에 응답하기 위한 로직을 구현하는 과정이다.

 

6. Controller 구현

사용자의 요청에 적절한 서비스를 호출하여, 그 결과를 사용자에게 반환하는 코드를 구현하는 과정이다.

 

 

Section54. 배치 프로그램

1. 배치 프로그램(Batch Program)

사용자와의 상호작용 없이 여러 작업들을 미리 정해진 일련의 순서에 따라 일괄적으로 처리하는 것

- 정기 배치: 일, 주, 월과 같이 정해진 기간에 정기적으로 수행한다.

- 이벤트성 배치: 특정 조건을 설정해두고 조건이 충족될 때만 수행한다.

- On-Demand 배치: 사용자 요청 시 수행된다.

 

* 배치 프로그램이 갖추어야하는 필수 요소

- 대용량 데이터: 대량의 데이터를 가져오거나, 전달하거나, 계산하는 등의 처리가 가능해야 한다.

- 자동화: 사용자 개입없이 수행되어야 한다.

- 견고성: 잘못된 데이터나 데이터 중복 등의 상황으로 중단되는 일 없이 수행되어야 한다.

- 안전성/신뢰성: 오류가 발생하면 오류의 발생 위치, 시간 등을 추적할 수 있어야 한다.

- 성능: 다른 응용 프로그램의 수행을 방해받지 않아야 하고, 지정된 시간 내에 처리가 완료되어야 한다.

 

2. 배치 스케줄러(Batch Scheduler)

일괄 처리(Batch Processing) 작업이 설정된 주기에 맞춰 자동으로 수행되도록 지원해주는 도구이다.

- 잡 스케줄러(Job Scheduler)라고도 불린다.

- 주로 사용되는 배치 스케줄러에는 스프링 배치, Quartz 등이 있다.

 

* 스프링 배치(Spring Batch)

Spring Source사와 Accenture 사가 2007년 공동 개발한 오픈 소스 프레임워크이다.

- 스프링 프레임워크의 특성을 그대로 가져와 스프링이 가지고 있는 다양한 기능들을 모두 사용할 수 있다.

- 데이터베이스나 파일의 데이터를 교환하는데 필요한 컴포넌트들을 제공한다.

- 로그관리, 추적, 트랜잭션 관리, 작업 처리 통제, 작업 재시작등의 다양한 기능을 제공한다.

Job: 수행할 작업 정의, Job Launcher: 실행을 위한 인터페이스, Step: Job처리를 위한 제어 정보, Job Repository: step의 제어 정보를 포함하여 작업 실행을 위한 모든 정보 저장

 

* Quartz

- 스프링 워크 프레임워크로 개발되는 응용 프로그램들의 일괄처리를 위한 다양한 기능을 제공하는 오픈 소스 라이브러리이다.

- 수행할 작업과 수행 시간을 관리하는 요소들을 분리하여 일괄 처리 작업에 유연성을 제공한다.

Scheduler: 실행 환경 관리, Job: 수행할 작업 정의, Job detail: Job의 상세 정보, Trigger: Job의 실행 스케줄 정의

 

* Cron

- 리눅스의 스케줄러 도구로 crontab 명령어를 통해 작업을 예약할 수 있다.

- 옵션: -e 편집기를 호출하여 작업  추가 및 수정, -l 작업 목록 출력, -r 작업 삭제