둥근돔

OSI 7계층, TCP/IP 4계층

둥근돔 — Mon, 13 Nov 2023 13:15:26 +0900

OSI(Open Systems Interconnection) 모델과 TCP/IP 모델은 네트워크 아키텍처를 설명하기 위한 두 가지 주요한 프로토콜 스택

OSI 7계층 모델:

OSI 모델은 7개의 계층으로 구성되어 있다.

물리 계층 (Physical Layer):
- 주로 하드웨어를 다루며, 비트를 전송하는 역할을 한다.
- 케이블, 허브 등이 여기에 속한다.
데이터 링크 계층 (Data Link Layer):
- 프레임 단위의 데이터 전송을 관리하고 에러 검출 및 수정을 수행한다.
- 이더넷, MAC 주소 등이 여기에 속한다.
네트워크 계층 (Network Layer):
- 패킷을 목적지까지 경로를 결정하고 라우팅을 수행한다.
- IP 주소, 라우터 등이 여기에 속한다.
전송 계층 (Transport Layer):
- 데이터를 양 끝단 간에 전송한다.
- TCP(신뢰성 있는 전송)와 UDP(비연결형 전송)이 여기에 속한다.
세션 계층 (Session Layer):
- 양 끝단 간의 대화를 설정, 유지, 종료한다.
- 세션 관리와 동기화가 여기에 속한다.
표현 계층 (Presentation Layer):
- 데이터의 형식을 변환, 암호화 및 해독 등의 역할을 수행한다.
- 압축, 인코딩이 여기에 속한다.
응용 계층 (Application Layer):
- 사용자 인터페이스, 이메일, 파일 전송 등의 서비스를 제공합니다.
- HTTP, FTP, SMTP 등이 여기에 속합니다.

TCP/IP 4계층 모델:

TCP/IP 모델은 OSI 모델을 간소화하여 4개의 계층으로 나타낸다.

네트워크 인터페이스 계층 (Network Interface Layer 또는 Link Layer):
- OSI의 물리 및 데이터 링크 계층과 유사한 역할을 한다.
인터넷 계층 (Internet Layer):
- OSI의 네트워크 계층과 동일한 역할을 수행한다.
- IP 프로토콜이 여기에 속한다.
전송 계층 (Transport Layer):
- OSI의 전송 계층과 동일한 역할을 한다.
- TCP 및 UDP가 여기에 속한다.
응용 계층 (Application Layer):
- OSI의 응용 계층과 동일한 역할을 한다.
- HTTP, FTP, SMTP 등의 프로토콜이 여기에 속한다.

OSI 7계층, TCP/IP 4계층 차이점

계층 수:
- OSI 모델은 7개의 계층으로 구성되어 있다.
- TCP/IP 모델은 4개의 계층으로 구성되어 있다.
세부 계층의 차이:
- OSI 모델은 표현 계층과 세션 계층을 별도로 갖고 있다. 이 계층들은 데이터의 표현과 세션 관리에 관련된 기능을 담당한다.
- TCP/IP 모델은 표현 계층과 세션 계층을 별도로 나누지 않고, 응용 계층으로 통합한다.
계층의 명칭:
- OSI 모델은 계층을 물리, 데이터 링크, 네트워크, 전송, 세션, 표현, 응용으로 명명한다.
- TCP/IP 모델은 계층을 네트워크 인터페이스, 인터넷, 전송, 응용으로 명명한다.
프로토콜의 차이:
- OSI 모델은 특정한 프로토콜을 정의하지 않고, 개별적으로 선택할 수 있도록 설계되어있다.
- TCP/IP 모델은 각 계층에 대응하는 특정 프로토콜을 정의하고 있다. 예를 들면, 인터넷 계층은 IP 프로토콜을 사용하고, 전송 계층은 TCP 또는 UDP 프로토콜을 사용한다.
사용 범위:
- OSI 모델은 일반적인 개념으로 네트워크 아키텍처를 설명하는 데 사용된다.
- TCP/IP 모델은 실제로 인터넷에서 사용되는 프로토콜 스택을 나타내는 데 주로 사용된다.
간략함 vs. 상세함:
- TCP/IP 모델은 더 간단하며, 실제로 인터넷에서 널리 사용되는 모델이다.
- OSI 모델은 더 상세하게 나눠져 있지만, 구현이 복잡하고 현실적으로는 채택되지 않은 부분이 있다.

네트워크 기초 (토폴리지, 네트워크 분류)

둥근돔 — Mon, 13 Nov 2023 12:57:59 +0900

네트워크 토폴리지

네트워크를 설계할 때 고려하는 네트워크의 구성으로, 노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 형태를 의미한다.

네트워크 토폴리지의 중요성

네트워크 구조(토폴리지)가 중요한 이유는 병목 현상을 찾을 때 중요한 기준이 되기 때문이다.

cf. 병목(bottleneck) 현상

전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한 받는 현상을 말한다.

예시로 병의 몸통보다 목 부분이 좁아서 물이 상대적으로 천천히 쏟아지는 것에 비유할 수 있다.

서비스에서 이벤트를 열었을 때 많은 트래픽이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자는 웹 사이트로 들어가지 못한다.

네트워크 토폴리지의 종류

트리 토폴리지

계층형 토폴리지라고도 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성이다.
특징: 노드의 추가, 삭제가 쉬우며 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있다.

버스 토폴리지

중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성이다.
특징: 근거리 통신망(LAN)에서 사용한다. 설치 비용 적고, 신뢰성 우수하며, 노드를 추가하거나 삭제하기 쉬움. 그러나 스푸핑이 가능한 문제점이 있다.
- cf. 스푸핑: LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것을 말한다.

스타 토폴리지

중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성이다.
특징: 노드를 추가하거나 에러를 탐지하기 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적다. 또한 장애가 발생한 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적다. 하지만 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크가 사용 불가능해지며 설치 비용이 고가이다.

링형 토폴리지

각각의 노드가 양 옆의 노드아 연결되어 전체적으로 고리 형태로 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 구성 방식이다.
특징: 노드 수가 증가돼도 네트워크상의 손실이 거의 없고, 충돌 발생 가능성이 낮으며 노드의 고장 발견을 쉽게 찾을 수 있다. 하지만 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼치는 단점이 있다.

메시 토폴리지

망형 토폴리지라고도 하며 그물망처럼 연결되어 있는 구조이다.
특징: 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재하므로 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽 분산 처리가 가능하다. 하지만 노드 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가인 단점이 있다.

네트워크 분류

크기, 소유권, 구조 등에 의해서 분류
일반적으로 LAN, MAN, WAN으로 구분
- Local Area Network(LAN)
보통 한 사무실, 건물, 캠퍼스 등에서 장치들이 서로 연결되며, 개인적으로 소유 가능
- Metropolitan-Area Netwrok(MAN)
도시 정도의 크기를 포함하는 규모
- Wide Area Network(WAN)
지역적으로는 넓은 범위에서 데이터를 전송하기 위해 구성
여러 네트워크가 연결되는 경우를 인터넷
즉, 인터넷은 네트워크가 서로 연결된 전체 네트워크

선형 자료구조

둥근돔 — Fri, 10 Nov 2023 23:06:28 +0900

선형구조

데이터가 연속적으로 연결되어 있는 모양으로 구성하는 방법

자료를 구성하는 원소들을 순차적으로 나열시킨 형태

선형구조의 종류

1. 선형 리스트(Linear List) ex) 배열(Array)

연속적인 기억공간에 배정하며 각 요소들은 동일 데이터 타입으로 <인덱스, 값>의 쌍으로 표현된다.

정적인 데이터타입으로 배열의 크기는 한번 정하면 크기를 변경 할 수 없다. (데이터 낭비가 될 수 있음!)

특징

· 가장 간단한 자료구조

· 접근 속도가 빠름

· 기억장소를 연속으로 배정받기 때문에 기억장소 이용 효율은 밀도가 1로서 가장 좋음

· 자료의 개수가 n개 일때, 삽입시 평균 이동 횟수 : n+1/2, 삭제시 평균 이동 횟수 : n-1/2

· 삽입, 삭제 시 자료의 이동이 필요하기 때문에 작업이 번거로움

2. 연결 리스트(Linked List)

자료들을 반드시 연속적으로 배열시키지는 않고 임의의 기억 공간에 기억시키되, 자료항목의 순서에 따라

노드의 포인터 부분을 이용하여 서로 연결시킨 자료구조이다.

동적인 데이터타입으로 한 노드당 4Byte의 크기를 가지고 있다.

특징

· 삽입, 삭제 작업이 용이하다.

· 기억공간이 연속적으로 놓여있지 않아도 저장이 가능하다.

· 접근 속도가 느리다. (포인터를 찾아가는 시간이 필요하기 때문에 배열에 비해 접근속도 느림)

· 중간 노드의 연결이 끊어지면 그 다음 노드를 찾기 힘들다.

3. 스택(Stack)

가장 나중에 삽입된 자료가 가장 먼저 삭제되는 후입선출(LIFO : Last In First Out)구조로 저장하는 형식

특징

· 자료의 삽입, 삭제 작업이 한쪽 방향에서만 이루어지는 자료구조

· 가장 나중에 삽입된 자료가 가장 먼저 삭제되는 후입선출(LIFO : Last-In, First-Out)방식으로 처리

· T(TOP Pointer) - 스택 포인터(SP)라고도 함. Stack으로 할당된 기억공간에 가장 마지막으로 삽입된 자료가 기억된 공 간을 가리키는 요소

메서드

· pop(): 스택에서 가장 위에 있는 항목을 제거한다.
· push(item): item 하나를 스택의 가장 윗 부분에 추가한다.
· peek(): 스택의 가장 위에 있는 항목을 반환한다.
· isEmpty(): 스택이 비어 있을 때에 true를 반환한다.

4. 큐(Queue)

컴퓨터의 기본적인 자료 구조의 한가지로, 먼저 집어 넣은 데이터가 먼저 나오는 선입선출(FIFO : First In First Out)

구조로 저장하는 형식

특징

선형 리스트의 한쪽에서는 삽입, 다른 한쪽에서는 삭제 작업이 이루어지도록 구성한 자료구조

· 큐(Queue)는 연결리스트 로 구현할 수 있다.

· 시작과 끝을 표시하는 두 개의 포인터가 있다.

· 창구 업무처럼 서비스 순서를 기다리는 등의 대기 행렬 처리에 사용

메서드

· add(item): item을 리스트의 끝부분에 추가한다.
· remove(): 리스트의 첫 번째 항목을 제거한다.
· peek(): 큐에서 가장 위에 있는 항목을 반환한다.
· isEmpty(): 큐가 비어 있을 때에 true를 반환한다.

함수형 프로그래밍

둥근돔 — Thu, 9 Nov 2023 15:32:49 +0900

함수형 프로그래밍은 자료 처리를 수학적 함수의 계산으로 취급하고 상태와 가변 데이터를 멀리하는 프로그래밍 패러다임의 하나이다.

함수는 코드 구성의 기본이며 모든 고차원 프로그래밍 언어에 존재한다. 일반적으로 함수형 프로그래밍은 깨끗(clean)하고 유지보수가 쉬운 소프트웨어를 만들기 위해 함수를 최상의 효과로 사용하는 것을 의미한다.

가끔 함수형 프로그래밍을 객체지향 프로그래밍(OOP) 혹은 절차적 프로그래밍의 반대 개념으로 생각하는 경우가 있다. 하지만 셋은 상호 배타적이지 않으며 대부분의 시스템은 이 세 가지 모두를 사용하는 경향이 있기 때문에 오해의 소지가 있다.

함수형 프로그래밍 언어로 분류되는 대표적인 언어로는 SQL, Scala, Clojure 등이 존재한다.

이러한 함수형 프로그래밍은 다음과 같은 특징들을 가진다.

함수형 프로그래밍은 과정(Process)보다 결과(Result)에 관심이 많다.
무엇(What)이 실행될 지를 강조한다.
데이터는 불변(immutable)하다.
함수형 프로그래밍은 문제를 함수로 분해(Decompose)한다.
함수형 프로그래밍은 수학적 함수의 개념에 기반한다.
함수형 프로그래밍은 If-Else와 같은 조건문 혹은 반복문을 지원하지 않는다.

순수 함수(Pure Functions)

함수형 프로그래밍의 이상(ideal)은 순수 함수라고 알려져있다. 순수 함수는 입력 파라미터에만 의존하며, 부수 효과를 일으키지 않는 함수를 뜻한다. 함수형 프로그래밍은 순수 함수를 통해 불변하는 데이터의 특징을 가질 수 있다.

이러한 순수 함수의 아름다움은 단순함에 있다. 순수 함수는 오직 인수(arguments)와 반환 값으로만 환원된다. 즉, 순수 함수는 정의된 API를 통해서만 외부 시스템과 상호 작용하여 결과를 만들어낸다. 쉽게 말해 정해진 입력 값을 주면 정해진 반환 값을 주기만 할 뿐, 부수 효과가 발생하지 않는 단순한 구조를 가지고 있는 것이다.

바로 이점이 객체 지향 프로그래밍(이하 OOP)과 다른 점이다. OOP는 객체의 메서드가 객체의 상태(혹은 객체의 멤버)와 상호작용하며 외부 상태가 함수 내에서 조작되고는 한다.

일급 객체 함수(First Class Functions)

순수 함수라는 이상(ideal)을 넘어, 실제 함수형 프로그래밍은 일급 객체 함수에 의존한다. 일급 객체란 다음과 같은 특징을 가진 객체를 뜻한다.

변수나 데이터 구조 안에 담을 수 있다.
파라미터로 전달 할 수 있다.
반환 값으로 사용할 수 있다.
할당에 사용된 이름과 관계없이 고유한 구별이 가능하다.
동적으로 property 할당이 가능하다.

함수형 프로그래밍에서 함수는 일급 객체로 취급된다. 따라서 일급 객체 함수란 일급 객체로 취급되는 함수를 뜻한다.

이러한 일급 객체 함수는 사용에 제한이 없기 때문에 프로그램 내 어디서든 사용할 수 있어 유연(flexible)하고 유용하다.

출처: https://code-lab1.tistory.com/245 [코드 연구소:티스토리]

프로그래밍 패러다임

둥근돔 — Thu, 9 Nov 2023 15:32:39 +0900

1. 명령형 프로그래밍(Imperative Programming)

- 어떤 일을 ‘어떻게(HOW) 수행을 할 것 인지’에 대해 관점을 두고 컴퓨터가 수행할 명령들을 순서대로 적어두는 프로그래밍 수행 기법을 의미합니다.

- 명령형 프로그래밍에는 객체 지향 프로그래밍(OOP), 절차 지향 프로그래밍(PP)이 이에 포함이 됩니다.

1.1. 객체 지향 프로그래밍(OOP: Object-Oriented Programming)

- 어떠한 일을 해결 하기 위해 수많은 ‘객체(Object)들’을 기본 단위로 나누고 ‘서로 간의 상호관계’ 작용으로 개발하는 것을 지향하는 프로그래밍 기법을 의미합니다.

- 객체 지향 프로그래밍을 사용하는 대표적인 언어로는 C++, JAVA, C#이 있습니다.

1.2. 절차 지향 프로그래밍(PP: Procedural Programming)

- 어떠한 일을 해결하기 위해 위에서 아래로 순차적으로 진행이 되어서 프로그램이 유기적으로 연결되도록 구성하는 개발 방식을 지향하는 프로그래밍 기법을 의미합니다.

- 절차 지향 프로그래밍을 사용하는 대표적인 언어로는 C, C++ 이 있습니다.

2. 선언형 프로그래밍(Declarative Programming)

- 어떻게(How) 수행할 명령들을 순서대로 적어두는것이 아닌 무엇(What)을 나타낼지에 대해서 관점을 두어서 프로그래밍을 수행하는 기법을 의미합니다.

- 명령형 프로그래밍에는 논리형 프로그래밍(Logic), 함수형 프로그래밍(Function)이 이에 포함이 됩니다.

2.1. 논리 프로그래밍(Logic Programming)
논리 프로그래밍(Logic Programming) 이란?

- 어떤 일에 대해서 해결을 찾기 위한 단계들에 주목하기 보다는 해결의 '속성들’에 주목하는 프로그래밍 기법을 지향하는 프로그래밍 기법을 의미합니다.

2.2. 함수형 프로그래밍(FP: Functional Programming)
함수형 프로그래밍(FP: Functional Programming) 이란?

- 상태 및 데이터 변경에는 사용하지 않으며 작은 문제를 해결 하기 위한 ‘함수’ 단위로 개발을 하는 기법을 지향하는 프로그래밍 기법을 의미합니다.

출처: https://adjh54.tistory.com/97 [Contributor9:티스토리]

페이징과 세그멘테이션

둥근돔 — Tue, 7 Nov 2023 16:11:46 +0900

페이징

프로세스를 일정한 크기의 페이지로 분할해서 메모리에 적재하는 방식이다.

페이지: 고정 사이즈의 가상 메모리 내 프로세스 조각
프레임: 페이지 크기와 같은 주 기억 장치의 메모리 조각

하나의 프로세스가 사용하는 메모리 공간이 연속적이어야 한다는 제약을 없애는 메모리 관리 방법이다.

장점

논리 메모리는 물리 메모리에 저장될 때 연속되어 저장될 필요가 없고, 물리 메모리의 남는 프레임에 적절히 배치되기 때문에 외부 단편화가 생기지 않는다.

단점

내부 단편화 문제가 발생할 수 있다. 페이지 단위를 작게하면 해결할 수 있지만, 페이지 매핑 과정이 복잡해져 오히려 비효율적이다.

세그멘테이션

세그먼트는 가상 메모리를 서로 크기가 다른 논리적 단위로 분할한 것을 의미한다. 세그멘테이션은 프로세스를 물리적 단위인 페이지가 아닌 논리적 단위인 세그먼트로 분할해서 메모리에 적재하는 방식이다.

돼지를 도축할 때, 페이징은 돼지를 같은 크기로 잘라서 보관하는 것이라면 세그멘테이션은 부위 별로 잘라서 보관한다고 이해하면 된다. 이렇듯 세그먼트는 의미가 같지 않는 논리적 내용을 기준으로 프로그램을 분할하기 때문에 크기가 같지 않다.

장점

내부 단편화 문제가 해소된다.
보호와 공유 기능을 수행할 수 있다. 프로그램의 중요한 부분과 중요하지 않은 부분을 분리하여 저장할 수 있고, 같은 코드 영역은 한 번에 저장할 수 있다.

단점

외부 단편화 문제가 생길 수 있다.

메모리 (메모리 계층, 웹 브라우저의 캐시, 가상 메모리, 메모리 할당)

둥근돔 — Tue, 7 Nov 2023 12:07:58 +0900

메모리 계층 구조

메모리 관련 3가지 주요 특성인 용량, 접근 속도, 비용간의 절충 관계를 파악해 필요에 따라 채택할 수 있게 나타낸 구조.

메모리 계층은 레지스터, 캐시, 메모리(RAM), 하드디스크(저장장치)로 구성되어 있다.

위로 갈수록 속도가 빠르고, 아래로 갈수록 용량이 커진다.

레지스터 : CPU 내부의 작은 메모리로, 휘발성이며 속도가 가장 빠르고, 기억 용량이 가장 적다.

캐시 : L1, L2, L3 캐시를 지칭하고 휘발성이며, 속도가 빠르나 기억 용량이 적다.

주기억장치(메모리) : RAM을 가리키고 휘발성이며, 속도와 기억 용량은 보통이다.

보조기억장치(디스크) : HDD, SDD를 일컬으며 비휘발성이다. 속도는 낮으며 기억 용량이 많다.

웹 브라우저의 캐시

작은 저장소인 쿠키, 로컬 스토리지, 세션 스토리지 존재
사용자의 커스텀한 정보나 인증 모듈 관련 사항들을 웹 브라우저에 저장해서 추후 서버에 요청할 때 자신을 나타내는 아이덴티티나 중복 요청을 방지 ex) 자동 로그인

쿠키

만료기한이 있는 키-값 저장소
4KB까지 데이터를 저장할 수 있고 만료기한을 정할 수 있다.

로컬 스토리지

만료기한이 없는 키-값 저장소
10MB까지 저장 가능
웹 브라우저를 닫아도 유지되고 도메인 단위로 저장, 생성된다.
HTML5을 지원하지 않는 웹 브라우저에서는 사용 불가능하며 클라이언트에서만 수정 가능

세션 스토리지

만료기한이 없는 키-값 저장소
탭 단위로 세션 스토리지 생성
탭을 닫을 때 데이터가 삭제
5MB까지 저장 가능
HTML5을 지원하지 않는 웹 브라우저에서는 사용 불가능하며 클라이언트에서만 수정 가능

가상 메모리

실제 물리적인 메모리 공간외에 하드 디스크에 파일 형태로 따로 준비하는 가상의 메모리 공간으로, 부족한 시스템 메모리를 보조해주는 역할을 한다.
실제 메모리 공간이 가득차서 용량이 부족하게 되면, 실제 메모리에 저장되어 있는 내용 중 당장 사용되지 않는 내용들을 미리 준비된 하드 디스크의 페이징 파일로 옮겨 실제 메모리에 여유 공간을 확보한다.
후에 페이징 파일에 옮겨둔 내용이 필요하면 다시 실제 메모리로 옮겨서 사용한다.

메모리 할당

메모리에 프로그램을 할당할 때는 시작 메모리 위치, 메모리의 할당 크기를 기반으로 할당
연속 할당과 불연속 할당으로 나뉜다.

연속할당

메모리에 연속적으로 공간을 할당하는 것
고정 분할 방식과 가변 분할 방식으로 나뉜다.

고정 분할 방식

메모리를 미리 나누어 관리하는 방식
내부 단편화 발생

가변 분할 방식

매 시점 프로그램의 크기에 맞게 동적으로 메모리를 나눠 사용
내부 단편화 발생 X
외부 단편화 발생 O

최초적합 : 위에서부터 바로 보이는 공간에 바로 할당

최적적합 : 가장 크기에 맞는 공간부터 채우고 나머지를 할당

최악적합 : 가장 크기가 큰 공간에 부터 채우고 나머지 할당

내부단편화 & 외부단편화란?

내부단편화

메모리를 나눈 크기보다 프로그램이 작아서 들어가지 못하는 공간이 많이 발생하는 현상 -> 들어갈 수 있는 공간보다 프로그램이 작아서 공간이 남아버리는 것

외부단편화

메모리를 나눈 크기보다 프로그램이 커서 들어가지 못하는 공간이 많이 발생하는 현상 -> 들어갈 공간보다 들어갈 것이 더 커서 들어가지 못하고 남아버리는 것

불연속 할당

현대 운영체제에 쓰는 방법
메모리를 동일한 크기의 페이지로 나누고 프로그램마다 페이지 테이블을 두어 이를통해 메모리에 프로그램을 할당

멀티 프로세스와 멀티 쓰레드

둥근돔 — Mon, 6 Nov 2023 15:34:32 +0900

멀티 프로세스(Multi Process)란?

개념
- 하나의 프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여,
- 각 프로세스가 하나의 작업을 처리하는 것을 의미한다.
장점
- 하나의 프로세스에 문제가 생겨도, 전체적인 프로그램은 동작한다.
단점
- 프로세스 끼리는 공유하는 메모리가 없기 때문에, Context Switching 에 많은 비용이 발생한다.
  - 프로세스의 Context Switching 에는,
  - 단순히 CPU 레지스터 교체 뿐만 아니라
  - RAM과 CPU 사이의 캐쉬 메모리도 초기화되므로 오버헤드가 크다.

멀티 쓰레드(Multi Thread)란?

개념
- 하나의 프로그램을 여러 개의 쓰레드로 구성하고, 각 쓰레드가 하나의 작업을 처리하는 것을 의미한다.
  - 프로세스는 한 개일수도, 여러 개일수도 있다.
장점
- 자원의 효율성 증대
  - 많은 프로세스를 생성함으로써 각 프로세스에 자원을 할당하는 작업(시스템 콜)이 줄어든다.
- Context Switching 처리 비용 감소
  - 쓰레드는 프로세스 메모리의 코드/데이터/힙 영역을 공유하고 있으므로,
  - Context Switching 이 발생할 때, Stack 영역만 처리하면 된다.
- 응답 속도 향상
  - 쓰레드는 프로세스 메모리의 코드/데이터/힙 영역을 공유하고 있으므로,
  - 프로세스 간의 통신(IPC)보다 쓰레드 간의 통신의 응답 속도가 빠르다.
단점
- 쓰레드 하나에 문제가 생기면, 모든 프로세스가 종료된다.
- 자원을 공유하기 때문에 필연적으로 동기화 문제가 발생한다.
  - 쓰레드의 스케줄링은 운영체제가 관리하지 않기 때문에,
  - 동기화 문제를 해결하기 위해, 프로그래머의 주의 깊은 설계가 필요하다.

운영체제 (CPU와 GPU차이, 메모리, 가상 메모리)

둥근돔 — Mon, 6 Nov 2023 15:08:10 +0900

운영체제(OS, Operating System)란?

운영체제(OS, Operating System)는 컴퓨터 시스템의 자원들을 효율적으로 관리하며, 사용자가 컴퓨터를 편리하고, 효과적으로 사용할 수 있도록 환경을 제공하는 여러 프로그램의 모임이다. 운영체제는 컴퓨터 사용자와 컴퓨터 하드웨어 간의 인터페이스로서 동작하는 시스템 소프트웨어의 일종으로, 다른 응용프로그램이 유용한 작업을 할 수 있도록 환경을 제공한다.

CPU와 GPU의 차이점

CPU는 입출력장치, 기억장치, 연산장치 등을 포함한 컴퓨터 리소스를 관리하는 최상위 계층의 중앙처리장치이다. 따라서 데이터 처리와 더불어 프로그램에서 작업의 우선순위를 지정하고 전환하며 가상 메모리를 관리하는 등의 역할을 한다. CPU는 직렬 처리에 최적화된 몇 개의 코어로 구성되어 있다.

GPU는 반복적이고 비슷한 대량의 연산을 수행하며 이를 병렬적(parallel)으로 나누어 작업하기 때문에 CPU에 비해 속도가 압도적으로 빠르다. GPU는 병렬 처리용으로 설계된 수 천 개의 보다 소형이고 효율적인 코어로 구성되어 있다.

메모리의 구성

메모리는 크게 코드, 데이터, 스택, 힙 영역으로 나누어져 있다. 코드 영역은 실행될 프로그램의 코드가 저장되어 있는 영역이다. 데이터 영역은 전역 변수와 정적 변수가 저장되어 있는 영역이다. 스택 영역은 지역변수와 매개 변수가 저장되어 있으며, 함수의 호출과 함께 할당되는 영역이다. 힙 영역은 사용자에 의해 동적으로 할당되고 해제될 수 있는 메모리 영역이다. 스택 영역은 컴파일 타임에 크기가 결정되고, 힙 영역은 런 타임에 크기가 결정된다.

가상 메모리

가상 메모리는 멀티 프로세스 환경에서 프로세스마다 충분한 메모리를 할당하기에 물리 메모리의 한계가 있어서 나타난 개념이다. 가상 메모리에서 프로세스는 가상 주소를 사용하고, 실제 해당 주소에서 데이터를 읽고 쓸 때 물리 주소로 바꿔주게 된다. MMU(Memory Management Unit)를 통해 CPU에서 코드 실행 시, 가상 메모리 접근이 필요할 때, 해당 주소를 물리 주소로 변환해 준다.

소켓, 네트워크

둥근돔 — Tue, 22 Aug 2023 12:25:04 +0900

소켓

프로그램이 네트워크에서 데이터를 송수신할 수 있도록, '네트워크 환경에 연결할 수 있게 만들어진 연결부'

TCP/IP 소켓
보통 OSI 7 Layer의 네 번째 계층인 TCP상에서 동작하는 소켓을 주로 사용하는데, 이를 TCP 소켓 또는 TCP/IP 소켓이라고 부름

TCP/IP란
TCP/IP는 패킷 통신 방식의 인터넷 프로토콜인 IP와, 전송 조절 프로토콜인 TCP로 이루어져 있음

IP는 패킷 전달 여부를 보증하지 않고, 패킷을 보낸 순서와 받는 순서가 다를 수 있음
TCP는 IP위에서 동작하는 프로토콜로, 데이터의 전달을 보증하고 보낸 순서대로 받게 해줌

소켓의 종류

통신 연결 요청을 보내는 것 : 클라이언트 소켓
통신 연결 요청을 받아들이는 것 : 서버 소켓
두 소켓은 동일한 구조지만, 단지 역할에 따라 처리되는 흐름이 다름

주의

소켓 연결이 완료된 다음 클라이언트 소켓과 서버 소켓이 직접 데이터를 주고 받는다고 생각하면 안 됨
서버 소켓은 클라이언트 소켓의 연결 요청을 받아들이는 역할만 수행할 뿐, 직접적인 데이터 송수신은 서버 소켓의 연결 요청 수락의 결과로 만들어지는 새로운 소켓을 통해 처리됨

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[네트워크] 소켓 프로그래밍이란(Socket Programming)

1. 소켓 프로그래밍 개요 □ 소켓의 의미 사전적으로 '구멍', '연결', '콘센트' 등의 의미 프로그램이 네트워크에서 데이터를 송수신할 수 있도록, '네트워크 환경에 연결할 수 있게 만들어진 연결

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네트워크

컴퓨터와 같은 노드들이 통신 기술을 통해 그물망처럼 연결되어 통신을 하는 형태를 뜻하며,
데이터 및 리소스를 송신, 교환 또는 공유하기 위한 목적으로 케이블 또는 WIFI로 연결된 2개 이상의 컴퓨터로 구성된다.

중요 용어
ip 주소 : 통신을 위해 인터넷 프로토콜을 사용하는 네트워크에 연결된 모든 디바이스에 할당된 고유 번호.
노드 : 데이터를 송신, 수신, 작성 또는 저장할 수 있는 네트워크 내에 연결 지점.
라우터 : 네트워크 간에 데이터 패킷에 포함된 정보를 전송하는 물리적 또는 가상 디바이스.
라우팅 : 라우터가 패킷을 네트워크에서 목적지까지 보내는 최적의 경로를 선택하는 과정
스위치 : 다른 디바이스를 연결하고 네트워크 내의 노드 간 통신을 관리함으로써 데이터 패킷이 최종 목적지에 도달하도록 보장하는 디바이스.
포트 : 네트워크 디바이스 간의 특정 연결 식별
프로토콜 : 컴퓨터가 다른 컴퓨터와 통신하는데 필요한 장비가 서로 통신을 위해 정해놓은 통신규약.
패킷 교환 : 데이터를 일괄적으로 한 번에 보내지 않고 여럿으로 분할해서 송신하는 것

네트워크의 장단점
장점 :
네트워크 데이터 통신을 통해 방대한 자료를 공유할 수 있음
사진, 음악, 영상 등의 디지털 미디어를 볼 수 있음
프로세스 분배를 통한 성능 향상

단점 :
바이러스나, 악성코드로 인한 해킹으로 개인정보 유출 피해, 보안상의 문제
데이터 변조가 가능

네트워크의 종류

WAN(Wide Area Network) : 광대역 네트워크
지역 간 또는 대륙간의 넓은 지역의 컴퓨터를 연결. 인터넷은 전 세계 수십억 대의 컴퓨터를 연결하는 가장 큰 WAN.

MAN(Metropolitan Area Network) : 대도시 영역 네트워크
일반적으로 도시 및 정부기관이 소유, 관리함

LAN(Local Area Network) : 근거리 영역 네트워크
상대적으로 짧은 거리에 있는 컴퓨터를 연결. 예를 들어 사무실 , 학원, 병원의 모든 컴퓨터 연결 가능

PAN(Personal Area Network) : 가장 작은 규모의 네트워크, 개인 네트워크
약 5m 전후의 인접 통신. 예를 들어 아이폰과 맥에서 정보를 공유하는 형태