[CS 스터디] 1~2주차 ver 1.3

제가 보려고 만들었습니다. 계속 내용이 추가될 예정입니다

TCP와 UDP의 차이에 대해 말씀해주세요

# TCP, UDP

TCP는 신뢰성있는 연결지향 프로토콜로 데이터 패킷의 순서를 보장하며 에러 제어, 혼잡 제어 기능을 제공한다. 반면 UDP는 비연결성 프로토콜로 데이터가 잘 도착했는지(패킷누락은 고려하지않는다)에 대한 체크섬만 있을 뿐 패킷순서를 보장하지않고, 에러제어, 혼잡 제어같은 추가기능이 없다.

그 대신 이런 확인과정이 없으므로 TCP보다 UDP는 빠른 속도가 장점이다. TCP는 연결안정성이 중요한 서비스, 예를 들어 친구와 채팅을 하거나, 이메일을 보내거나, 온라인 동영상을 보거나, 웹을 검색할 때 에 사용하고, UDP는 스트리밍이나 게임과 같이 빠른 전송속도가 필요한 서비스에 사용한다. 

nordvpn 기술 블로그

쿠키와 세션에 차이에 대해 설명해주세요

# 쿠키, 세션

상태를 저장 용도로 쿠키, 세션을 사용한다는 공통점이 있다. 

 

쿠키는 클라이언트 로컬(브라우저)에 저장되는 파일로 클라이언트 정보를 저장할 때 사용한다. 이거로 브라우저가 request header에 넣어서 서버에 전송한다. 이때 쿠키 만료 시간을 이용해서 서버와 쿠키 유효성을 점감하고, 상태정보를 갱신할 필요가 있다면 서버에서 갱신해준다. 

세션은 사용자 정보를 서버에 둔다. 서버에서 클라이언트에게 세션 ID를 부여해, 브라우저가 활성화 되어있을 때 인증상태를 유지시킨다. 사용자가 많아질수록 메모리 사용이 많아진다는 특징이 있다. 

 

보안 상 장점이 세션에 있다. 그럼 왜 쿠키를 쓸까? 

1. 쿠키에 정보가 있어서 서버 요청시에 바로 브라우저가 별다른 인증절차 없이 가능하다. -> 빠르다.

2. 만료기간이 쿠키에 존재해서, 다른 브라우저를 사용하게 되면 쿠키를 공유할 수 있다는 장점이 있기도 하다.

베스핀 글로벌 기술 블로그

HTTP에 대해 설명해주세요.

네트워크 장치 간 통신을 위해 설계된 응용 계층 프로토콜이다. HTTP버전, hostname, method, 요청헤더, content 본문으로 메시지가 구성되어있고 이걸 주고 받는다. 또 상태 비저장 프로토콜이라 각 명령은 다른 명령과 독립적으로 실행된다. TCP 커넥션을 열어서 그 커넥션에 여러 HTTP 요청/응답을 주고 받는다.

 

cloudflare 기술 블로그

OSI 7계층에 대해 간단하게 이야기 해주세요 & 각 계층이 하는 일에 대해서 간단하게 설명해주세요

상이한 컴퓨터 시스템이 서로 통신할 수 있게 해주는 표준 프로토콜 모델이고 계층간 encapsulation, decapsulation이 이뤄진다.

• 7계층은 사용자와 직접 상호작용하는 유일한 계층이다. 서비스 소프트웨어는 모두 7계층에 의존한다.
• 6계층은 7계층에서 데이터를 쓸 수 있게 준비해주는 계층으로, 암호화, 압축, 데이터 변환이 일어나는 계층이다. 수신자에게 줄 때 decoding해서 주거나, 송신자에게 받아 encoding하는 역할을 담당한다.
• 5계층은 통신의 시작, 종료를 담당한다. 보통 통신이 시작되고 종료되기까지의 시간을 세션이라고 한다.
• 4계층은 두 기기 간 End to End 통신을 담당한다. 세션에서 데이터를 가져와 세그먼트로 나눈다. TCP, UDP가 여기 속한다.
• 3계층은 네트워크 계층으로 동일 네트워크일 때는 필요없고, 세그먼트를 받아 패킷으로 나눠서 데이터를 다룬다. 라우팅이 여기서 이뤄진다.
• 2계층은 데이터 연결 계층으로 동일 네트워크에 있는 두 장치간 통신을 용이하게 한다. 단위는 프레임이고 인트라 네트워크 통신에서 흐름제어, 오류제어를 담당한다. 4계층에서도 흐름제어, 오류제어가 있는데, 이건 네트워크 간 통신에서 보장된다.
• 1계층은 물리 장비를 사용한다. 단위는 비트 스트림이다.

cloud flare 기술 블로그

DNS가 무엇이며 어떻게 작동하는지 설명해주세요

HTTP 통신에서는 IP주소를 찾아서 통신해야되는데, IP주소를 모두 기억할 필요없이 웹 주소(domain name)만 가지고 이걸 할 수 있게 만들어 주는게 DNS 시스템이다. 도메인 네임을 IP주소와 매핑시켜 도메인 네임을 클라이언트에게 요청받으면 응답할 때 변환된 IP주소에 요청한 결과를 반환한다. 

아마존 문서

3-Way Handshake 와 4-Way Handshake에 대해 설명해 주세요

# 3-Way Handshake 와 4-Way Handshake

TCP connection을 열고 닫을때의 통신 동작 방식이다.

왼쪽이 3-way,  오른쪽이 4-way다. 3-way는 세션 커넥션을 위한 것이고, 4-way는 세션 종료를 위한 handshake다.

플래그 정보를 먼저 보자

• SYN(Synchronize 순서번호)
  • 순서번호를 설정해서 세션을 연결하는데 사용한다. 커넥션을 생성할 때 사용하는 flag
• ACK
  • 응답확인으로, 서버가 요청을 받고, 잘 받았다고 붙여 보내는 flag다. 3-way 기준 송신자는 서버의 SYN+ACK를 받아야 커넥션이 유효한 것이다. 서버는 SYN+ACK를 보내고, ACK를 기다린다.
  • SYN+ACK를 받은 송신자는 서버한테 ACK를 보내고, 이러면 커넥션이 연결된다.
• FIN
  • 연결해제하는 flag로 세션 연결을 끊을 때 사용한다. 3-way에서는 사용하지않는다.

세션을 종료할 때는 FIN을 먼저 보낸다.

1. 송신자는 연결을 끊겠다는 의미로 FIN을 보내고, FIN-WAIT-1상태로 머무른다.
2. 서버는 FIN을 받으면 ACK를 보낸다음 CLOSE-WAIT상태로 들어가고,
3. CLOSE 준비가 된 뒤 서버가 보낸 ACK를 송신자가 받으면 서버가 끝난걸 감지하기 위해 FIN-WAIT-2상태로 들어간다.  서버는 FIN을 보내고 LAST-ACK상태로 넘어간다.
4. 송신자가 FIN을 받고 서버가 끝나는 걸 확인했다고 ACK를 보낸다. ACK를 보낸 다음 송신자는 Time-wait로 들어갔다가 연결을 끊는다.(데드락 막기위한 지연) ACK를 받은 서버는 이제 서버를 완전히 닫는다.

연결 설정 과정과 종료과저이 차이나는 이유는 클라이언트가 일을 다 마쳐도 서버에서 남은 일이 있을 수 있기 때문에 서버의 일이 끝난 지 확인하기 위해 FIN이 포함된 4단계로 이뤄져있다.

XSS에 대해서 설명해 주세요

Cross Site Scription으로 스크립트 삽입 공격이다.

스크립트를 삽입하면 이걸 열게될 사용자의 쿠키를 탈취(쿠키-하이재킹) 할 수 있고 세션으로 하더라도 세션 ID를 탈취 할 수 있기때문에 이걸 통해 사용자인척 로그인할 수 있게된다.  

Injection 공격중에 하나이기 때문에 웹 방화벽을 이용하면 방어가능하다. 

Get과 Post의 차이가 뭔가요?

# GET, POST

GET은 응답으로 정보를 기대하고, POST는 일반적으로 클라이언트가 서버에 정보를 본문에 담아 제출하고 있는 것을 나타낸다. 정보를 담아서 보내야될 경우, GET의 경우에는 querystring으로 붙어서 url에 정보가 노출되는데, post는 본문에 담기기 때문에 url에 요청정보가 노출되지 않는다는 보안 상 이점이 있다.

주소창에 [naver.com]을 치면 일어나는 과정을 설명해주세요

1. 사용자의 요청이 ISP에 연결된 DNS해석기로 라우팅되고, DNS 해석기에서 DNS 루트 네임서버로 전달한다.
2. 루트 네임서버는 TLD 네임서버를 반환하고, DNS 해석기가 다시 TLD 네임서버에 요청을 전달한다.
3. TLD네임서버가 이제 IP주소를 반환해주는 네임서버에 접근해서 DNS 해석기한테 넘겨주고
4. IP주소를 브라우저가 받아서 실제 웹서버에 요청해 응답을 받는다.

간단하게는 이렇게 요약할 수 있을 것 같다. 좀 더 자세하게 접근하면 아래와 같다.

1. 사용자가 웹 브라우저를 실행하면, 브라우저는 운영체제의 네트워크 스택을 통해 인터넷에 연결되고 사용자는 로컬 IP 주소와 포트를 할당받는다.
2. 주소창에 "naver.com"을 입력하면, 브라우저는 네이버 서버로 특정 리소스 HTTP GET 요청을 생성한다.
3. 브라우저는 먼저 자신의 DNS 캐시를 확인하여 네이버 IP 주소를 찾는다. 캐시에 해당 정보가 없는 경우, 운영체제의 DNS resolver에게 DNS 조회를 요청합니다.(Socket 라이브러리의 Resolver)
4. DNS resolver는 루트 DNS 서버, TLD 네임서버, 그리고 네이버의 도메인 서버 순으로 DNS 쿼리를 수행한다. 네이버 도메인 서버가 네이버 서버의 IP주소를 반환한다.
5. 브라우저는 받은 네이버 서버의 IP 주소를 사용하여 TCP 연결을 설정하고, HTTP GET 요청 메시지를 해당 서버로 보낸다.
6. 네이버 서버는 요청을 받고, 요청받은 리소스를 찾아서 HTTP 응답 메시지로 응답한다.
7. 브라우저는 받은 응답을 처리하여 화면에 표시하기 위해 HTML 문서를 파싱하고 렌더링한다. 필요한 리소스가 있는 경우, 추가적인 HTTP 요청을 보낸다.

# 루트 네임서버?

루트 서버는 도메인 이름을 포함한 재귀 확인자의 쿼리를 수용하며 루트 네임서버는 해당 도메인의 확장자(.com,. net, .org, etc.)에 따라 재귀 확인자를 TLD 네임서버에 보내 응답한다.

# TLD 네임서버?(Top-Level-Domain)

TLD 네임서버는 .com, .net 또는 URL의 마지막 점 뒤에 오는 것 같은 일반적인 도메인 확장자를 공유하는 모든 도메인 이름의 정보를 유지한다.

프로세스와 스레드의 차이점에 대해 설명해주세요

프로세스는 독립된 메모리 공간에서 실행되고, 스레드는 프로세스 내에 메모리를 공유하며 실행된다. 따라서 스레드는 프로세스 자원을 공유하며 여러 작업을 수행하기 때문에 멀티 스레딩을 통한 병렬 처리가 가능해진다. 

프로세스는 운영체제로부터 자원을 할당받는 작업 단위고, 스레드는 자원을 이용하는 실행의 단위다.

# Multi Process & Multi Thread

멀티 프로세스는 하나의 앱을 여러 프로세스로 구성해서 각 프로세스가 한 task를 처리하는 것으로 중간에 한 프로세스가 죽어도 프로그램이 죽진 않는다. 다만 프로세스 간 context switching 비용이 존재한다.(CPU가 프로세스를 건너다니면서 각 프로세스의 상태를 저장/호출하는 비용)

멀티 스레드는 한 프로그램을 여러 스레드로 구성하는 것이고 자원소모는 멀티 프로세스에 비하면 매우 적은데 동기화 이슈가 있다. -> Thread Safe 문제로 넘어간다.

 

브런치 글

f-lab 블로그

데드락이 무엇이며, 어떻게 예방, 회피, 탐지, 복구할 수 있는지 설명해주세요

두 개 이상 프로세스나 스레드가 한 자원에 접근하는데, 서로 자원을 얻지 못하는 상태로 무한대기 상태를 의미한다.

데트락 발생조건에는 4개가 성립되어야 한다. 

• 상호배제 - 한 자원은 한 번에 한 접근만 허용한다
• 점유대기 - 사용중인 자원을 대기하는 프로세스가 존재한다
• 비선점 - 다른 프로세스에 할당된 자원은 사용이 끝날 때 까지 강탈 할 수 없다
• 순환대기 - 프로세스 집합에서 순환형태로 자원을 대기하고 있어야 한다.

예방: 교착 상태 발생 조건 중 하나를 빼면서 해결한다.

회피: 교착 상태가 예상되면 그냥 기다린다.

탐지: 자원 할당 그래프로 교착 상태를 탐지한다.

회복: 교착 상태 일으킨 프로세스(새로 접근중인)를 종료 시키거나 할당된 자원을 해제 시킨다.

시스템 콜이 무엇이며, 왜 필요한지 설명해주세요

# 시스템 콜

시스템 콜은 OS의 커널에 접근하기 위한 인터페이스다. 응용 프로그램은 CPU 권한 수준이 user 수준에 있기 때문에 시스템에 접근하지 못한다. 따라서 시스템 자원에 접근하려면 커널에서 제공하는 API를 통해 접근해야되며 이 호출을 시스템 콜이라고 한다.

위키

Thread Safe 를 보장하기 위해 어떤 방법을 사용할 수 있나요?

Thread가 동시에 사용해도 데이터의 일관성을 보장하는 방법에는 모니터, Mutex, Semaphore, Synchronized 를 사용할 수 있다. 쓰레드 간 자원 공유시 발생하는 문제이다.

 

동기화는 공유자원에 접근할 때 여러 스레드가 한번에 접근하지 못하도록 순서를 정하거나 접근을 조절하는 방식으로 일관성을 유지하는 방법이다. 

Mutex는 한번에 한 스레드만 공유 자원에 접근할 수 있도록하며, lock, unlock 연산을 이용한다.

Semaphore는 공유자원에 허용할 스레드 개수를 지정해서 이 개수만큼 스레드가 접근할 때 까지 다른 스레드를 대기 시킨다.

Synchronized 블록/메서드는 한 스레드가 이미 사용중인 메서드나 블록에 lock을 걸어서 다른 스레드가 접근하지 못하도록 하는 방식으로 언어에서 제공하는 키워드다.

i-node가 무엇인가요?

 

캐시의 지역성에 대해 설명해 주세요.

캐시는 CPU 레지스터랑 주기억장치(메모리 == 램) 사이에 존재하는, 정적 램이다. 각 기억장치는 속도와 용량이 반비례한다. 그래서 조금이라도 접근 속도를 늘리기위해 자주사용되는 데이터일 수록 상위 계층구조에 담아두고 사용하는 데 이들 중 하나가 캐시다. 

 

CPU 레지스터 -> L1, L2, L3 캐시(캐시는 SRAM) -> DRAM -> 보조기억장치 순으로 데이터에 접근하기 때문에(분기여부는 Cache Hit로 판단한다.) 캐시에 저장해두는 건 데이터의 접근 속도를 확 높일 수 있는 방법이다.

 

지역성이란 자주 쓰이는 데이터가 한 곳에 몰려있을 가능성이 높음을 가정하는 성질로 시간 지역성, 공간 지역성으로 나눌 수 있다. 그리고 다른 지역성을 타지 않고 그냥 순서대로 접근하는 게 순차적 지역성이라고 부르며 시간, 공간만 살펴보자.

• 시간적 지역성 : 사용된 데이터가 근시일 내 또 사용될 가능성이 큰 성질 -> (반복문에서 계속 접하는 인덱스 같은 거)
• 공간적 지역성 : 사용된 데이터와 가까이 있는 데이터가 사용될 가능성이 큰 성질 -> 배열에 접근할 경우 연속된 메모리를 참조하고 있기때문에 배열이 여기에 속한다.

프로세서와 가장 가까이 있는 L1캐시를 보면, 명령어와 데이터 영역으로 나뉜다. 명령어는 공간 지역성이 높고 데이터는 시간 지역성이 높기 때문에 L1캐시는 명령어, 데이터를 동시에 읽어올 수 있게 하면서 L1 - CPU레지스터 사이에서 매우 성능 좋게 데이터를 주고 받을 수 있다.

cpu 스케줄러가 무엇인가?

프로세스를 배정하는 역할한다. 비선점 선점으로 나눌 수 있다.

# 선점 스케줄링

• 우선순위 스케줄링
• 라운드 로빈

# 비선점 스케줄링

• FCFS(FIFO랑 비슷)
• SJF(Shortest Job First, 수행시간이 가장 짧은 작업을 먼저한다.)
• HRN(Highest Response-ratio Next, 우선순위가 가장 높은 걸 수행해서 SJF 단점인 점유 불평등을 해결)

가상 메모리가 무엇인지 설명해주세요.

가상메모리의 탄생은 초창기에 메모리가 응용프로그램보다 크기가 작아 발생하던 메모리 부족 오류를 막기위해 일어났다. 응용 프로그램의 일부를 보조기억장치에 올려서 실행하는 방식으로 어떤 프로세스가 실행될 때 실행 시 꼭 필요한 일부분만 메모리에 올려서 실행할 수 있게 하는 방식이다.

즉 애플리케이션을 실행 할 때 필요한 전체 메모리 크기를 잡는 게 아니라, 실행에 필요한 최소한의 메모리 용량을 신경쓰는 방식이라고 할수 있다. 

가상메모리는 MMU(메모리 관리 유닛)이라는 장치가 필요하다.

# MMU는 뭘 하는지?

가상 주소(논리 주소) -> 물리 주소(실 주소) 로 변환하고 메모리를 보호하는 기능을 한다. CPU는 메모리에 접근 전에 메모리 주소 변환을 시작하는데 MMU가 RAM을 여러 페이지로 나눈 것(페이지 테이블)에서 변환 대상을 선택한다.

 

여기서 TLB가 나온다.

#TLB(Translation Look-aside Buffer) 페이지 정보 캐시 -> MMU에 포함되어있다

가상 주소 -> 물리 주소로 변환할 때 속도를 높이기 위해 사용하는 캐시로, 최근에 변환한 테이블을 저장해두고, CPU가 가장주소를 들고 메모리에 접근하면 먼저 TLB에서 확인하고, 그때도 없으면 MMU가 나눠둔 페이지 테이블에서 변환시킨다.

 

가상메모리 설명 블로그

세그멘테이션과 페이징의 차이점은 무엇인가요?

분산 메모리 관리 기법들이다. 세그멘테이션은 논리적으로 파편화시켜 관리하고, 페이징은 물리메모리를 고정크기로 페이지를 나눠 관리하는 방식이다.

# 단편화

내부 단편화, 외부단편화가 각각 발생하는데 이거 먼저 확인하자.

 

내부 단편화

프로세스가 필요한 양보다 큰 메모리를 할당해서 메모리 공간이 남아 낭비되는 상황이다.

외부 단편화

할당 - 해제가 반복될 때 할당된 메모리-메모리 사이에 작은 틈이 벌어져서, 이 틈들을 합치면 프로세스를 할당할 수 있는데, 실제 할당 공간은 부족해서 할당할 수 없는 상황이 외부 단편화다.

# 세그멘테이션

논리적으로 코드, 데이터, 스택 같은걸 메모리 상에서 조각(세그먼트)내서 관리하는 방식이다. 각 세그먼트는 독립적인 주소를 갖고, 다 분리되어있어 프로세스 간 공유가 쉬워진다. 파편화 된 것 중에 필요한 것만 할당해서 갖다 쓰면 되기 때문에 효율적인 메모리 사용이 가능해진다.(오류가 날 가능성도 줄어들어 보안성이 높아진다고 이해할 수도 있다.)

=> 외부 단편화는 남는다.(내부 단편화 해결)

# 페이징

물리메모리를 고정된 크기로 일단 나누고(페이지), 가상메모리도 같은 크기의 페이지로 나눠서 관리하는 기법이다. 페이징을 사용하면 논리 주소 - 물리 주소가 맵핑되어있어서 페이지테이블로 쉽게 물리주소에 접근할 수 있다. 이걸 통해 불연속적인 메모리 공간에서도 페이지 테이블을 통해 접근하면 되니까 데이터를 저장할 수 있게 된다. 

=> 실제 물리메모리를 나누는 것이라서 내부 단편화가 이뤄진다(외부단편화는 해결된다.)

 

값의 공유는 세그멘테이션이 훨씬 간단하다. 페이징 기법이 페이지 테이블의 공유항목을 표시해야되는 반면에 세그먼테이션은 그냥 공유한다고 선언만 하면된다.

 

메모리 관리가 조금 힘들어지긴하는데 외부 단편화 문제, 내부단편화 문제를 해결하는 방법이 있다.

페이지화 된 세그먼테이션이 그것인데, 세그먼트를 페이징하면서 각 세그먼트가 별도의 페이지 테이블을 들고있게 하는 것이다.

# 단편화를 아예 해결할 수 있는 방법? 메모리 풀?

미리 공간을 할당해놓고, 사용하고 반납하는 방식으로 외부 단편화가 생기지 않고, 내부단편화 또한 생기지 않는다. 필요한 만큼만 쓰기 때문이다. 동적할당과 다른 점은 매번 할당/해제 하는게 아니라 사용할 공간을 미리 잡는 다는 점이다. 항상 써서 좋은 건 아니고, 할당 해제가 빈번한 경우에 메모리 풀을 사용하면 효과적이다. 단편화는 발생하지않지만 메모리 leak을 발생하기 때문에 완전한 방식은 아니다.

 

커널이란 무엇인가요?

# 커널?

커널은 사용자(응용 프로그램) <--> 시스템을 양방향으로 관리할 수 있는 프로그램으로, OS의 핵심이고 시스템의 모든 것을 완전히 제어 할 수 있다.

커널이 하는 일로는 보안(하드웨어, 프로세스), 자원관리(스케줄링), 추상화(인터페이스 API) 세 개로 좁힐 수 있다.

특히 사용자가 하드웨어에 직접 접근하는 건 위험해서 HAL(하드웨어 추상화 계층)에서 인터페이스만 갖고 접근하는데, 이걸 커널이 중개한다.

 

리눅스는 관리자모드(root), user 모드 두개로 두고 root 모드에서 작동할 시스템콜을 분리시켰는데 커널과 동일한 메모리 공간을 쓰며 시스템콜 등 운영체제의 일반적인 기능들을 모두 다 처리한다. 이걸 단일형 커널 -> 모놀리식 커널로 부른다.

 

위키 - 커널?

Stateful Service과 Stateless Service가 무엇인지?

Stateful

• 클라이언트와 서버 간에 송수신을 하며 단계별 과정을 진행하는데 있어, 서버에서 클라이언트가 이전 단계에서 제공한 값을 저장하고 다음 단계에서도 저장한 상태를 의미한다.
• 대표적인 프로토콜
  • TCP의 3-way handshaking
• 문제점
  • 새로운 서버에 접속하면 이전 서버가 가지고 있던 상태값을 가지고 있지 않은 문제가 존재한다.

Stateless

• 서버가 클라이언트의 상태를 보존하지 않는 것을 의미한다.
• 해당 구조에서 서버는 요청이 오면 응답을 보내는 역할만 수행하고 상태 관리는 클라이언트가 한다.
• 대표적인 프로토콜
  • UDP
  • HTTP
• 문제점
  • 서버에 요청시 상태정보를 같이 줘야하기 때문에 Stateful 보다 더 많은 데이터가 소모된다

 

Web Server와 Web Application Server의 차이에 대해 설명해 주세요

# Web Server

웹 서버는 단순히 HTTP 요청을 받아 정적 콘텐츠로 응답하는 역할을 한다. 동적 요청이 들어오면 웹 서버 자체적으로 처리하기에 무리가 있다. ex) Apache, Nginx

# WAS(Web Application Server)

HTTP 기반으로 동작하는 것은 동일하다. 웹서버가 하는 일을 포함해서 더 많은 일을 할 수 있다. Server-Side code를 처리할 수 있어서 동적인 콘텐츠도 제공할 수 있다는 점에서 차이가 있다. ex) Tomcat

 

그럼 더 많은 일을 할 수 있는 WAS만 쓰면 되지않나 싶지만 효율을 생각해보면 정적 콘텐츠만 필요할 때 Web Server만 쓰는게 더 안정적이고 빠르다는 것을 알 수 있다. 그리고 비즈니스 로직을 수행하는 WAS가 정적콘텐츠도 제공하도록 일을 떠넘겨주면 부하가 발생할 수도 있기 때문에, 동적 콘텐츠 영역만 WAS가 수행하고, 정적 콘텐츠는 WebServer에서 제공하도록 기능을 분리하는 게 좋다고 한다.

graph LR
    A[Client] --> B[Web Server]
    B --> C{WAS}
    C --> D(DB)

 

WAS, Webserver 차이

로드 밸런싱에 대해 간단하게 설명해주세요

로드 밸런싱은 리소스 풀 전체의 네트워크 트래픽을 균등하게 배포하는 방법으로 로드밸러서 장치를 이용하면 사용자 - 서버그룹 사이에 위치해서 모든 리소스 서버가 동일하게 사용되도록 할 수 있다. 애플리케이션 가용성, 확장성, 보안, 성능 면에서 향상된다.

• 로드밸런싱을 사용하면 애플리케이션 가동중지 이슈를 제어할 수 있게된다(복구까지).
• 여러 서버 간 네트워크 트래픽을 나눌 수 있어서 한 서버에 병목현상이 일어나지 않도록 제어할 수 있다.
• 로드 밸런서에 내장된 보안기능을 사용해서 DDoS를 방지할 수 있다.(트래픽 모니터링, 공격 트래픽도 로드밸런싱해서 공격에 대한 영향도 줄여준다.)
• 서버 간 로드를 균등하게 배포했기 때문에 직렬로 전달하던 방식보다 요청시간이 빠르다. (애플리케이션 성능 향상)

정적 로드밸런싱, 동적 로드밸런싱으로 나눌 수 있고 각각 사용되는 대표 알고리즘은 라운드로빈, 최소연결방법(활성 연결이 가장 적은 서버로 트래픽을 전송하는 방식)이 있다.

예시 그림에 있는 로드밸런서는 소프트웨어 로드밸런서로, 제어가 아주 유연하다.

아마존 문서 - 로드밸런싱

Race Condition이 무엇인지 설명하세요.

공유 자원에 대해 동시에 접근할 때, 결과값에 예상하지않은 값이 들어갈 수 있는 상태를 말한다. -> 동시 접근 시 자료의 일관성이 지켜지지 않는 경우

# 원인

• 동기화가 제대로 되지않았을 때
  - 여러 스레드/ 프로세스가 동기화없이 공유리소스에 접근하면 발생할 수 있다.
• 실행 순서에 대한 잘못된 가정
  - 실행 순서를 의도한 순서로 강제하지않으면 발생할 수 있다.
• 여러 스레드에서 공유 리소스에 대한 비원자적 작업을 수행 할 때 (ex. 전역변수에 동시에 접근한다던가 하는 것)
• 커널모드에서 데이터를 로드하여 작업을 하던 도중 인터럽트가 발생하여 같은 데이터에 접근 할 때 발생할 수 있다.
  -> 인터럽트를 못하게 하면된다.
• 프로세스가 시스템 콜을 하여 커널모드로 진입해서 작업을 수행하는 도중에 문맥 교환이 발생할 경우 -> 그림과 같은 상황이고, 제어권이 넘어가서 조작중이던 데이터에 접근하게 되는 것을 말한다.
• 멀티 프로세서에서 여러 CPU가 공유 메모리 내의 커널 데이터에 접근할 경우 -> lock, unlock으로 해결가능하다.

세 가지 원인이 다 비슷하긴한데 해결방법은 동시 접근을 막는 것이다. 그 방법들로 뮤텍스, 모니터, 세마포어, 동기화 등이 있다.

 

레이스 컨디션 블로그

레이스 컨디션

인터럽트가 무엇인가요?

프로세서가 프로그램 실행 중에 어떤 상황이 발생해서 현재 실행 중인 작업을 중단하고, 발생된 상황을 처리 한뒤 복귀하는 작업을 의미한다. 

• 외부 인터럽트
  • IO Interrupt 가 여기 속한다.
  • 하드웨어 적인 요소가 보통 외부 인터럽트다.
  • 자원 할당된 시간이 끝난 경우도 외부 인터럽트로 판단한다.
• 내부 인터럽트 <- 이거도 일단 소프트웨어 인터럽트 
  • 잘못된 명령어나 잘못된 데이터를 사용할 때 발생한다.
  • Exception이나 Error 가 여기에 속한다.
• 소프트웨어 인터럽트
  • 감시 프로그램 같은걸 실행하는 게 여기 속한다.

# 동작 순서

1. 인터럽트 요청 발생
2. 프로그램 실행 중단: 현재 실행중이던 Micro operation 까지 수행한다.
3. 현재의 프로그램 상태 보존: PCB(Process Control Block), PC(Program Counter) 등을 사용
4. 인터럽트 처리루틴 실행 -> 서비스 루틴 실행
5. 상태복구 : 인터럽트 발생 시 저장해둔 PC(Program counter)를 다시 복구한다.
6. 중단된 프로그램 실행 재개: PCB의 값을 이용하여 이전에 수행중이던 프로그램을 재개한다.

 

문맥 교환이 일어나면, PCB(Process Control Block)에 진행하던 process의 context를 저장하면서 PC(Program Counter)값도 저장한다. 각 프로세스에 대한 PCB를 유지하면 OS는 프로세스 간 전환을 수행하고 실행 중인 프로세스의 상태를 추적할 수 있고 

OS는 프로세스의 우선 순위를 결정하고 시스템 리소스의 할당을 조정할 수 있다.
PC는 현재 실행 중인 프로세스의 다음에 실행할 명령어의 주소를 가리키는 레지스터를 가리킨다. 프로세스가 명령어를 실행할 때마다 PC는 다음에 실행할 명령어의 주소로 업데이트된다. 이게 인터럽트에서도 적용돼서 PC값을 PCB에 넣어두고, 인터럽트 되기 전 프로세스를 복구해서 작업한다.

 

IT위키 - 인터럽트

블로킹과 논블로킹의 차이에 대해 설명해 주세요

블로킹 - 논블로킹은 내가 결과를 기다리는 대상에 대한 처리 방식이다.

동기에서 실행한다고 가정했을 때의 그림

# 블로킹 - 논블로킹

요청에 대한 결과가 나올 때 까지 제어권을 넘긴채로 기다리는 방식이 블로킹이고, 논블로킹은 요청에 대한 결과가 나오지않아도, 바로 반환하고 다음 작업을 수행한다.(제어권을 넘기지 않는 방식이다.)

 

언뜻 보면 비동기 / 동기랑 비슷하다고 생각할 수 있는데, 영역이 다르다. 동기 / 비동기는 결과를 기다리는 주체(요청한 스레드)가 어떻게 행동하는것에 대한 영역이고, 블로킹 논 블로킹은 현재 작업상태만 바라보고 동작을 결정하는 영역이다. 

 

동기의 경우 어떤 작업이 끝날 때 까지 기다렸다가 다음 작업을 시작한다. 그리고 논블로킹은 요청에 대한 기대 응답이 나오지않아도 반환해서 다음 작업을 수행한다.

sequenceDiagram
    Thread->> I/O: 요청
    I/O-->> Thread: 작업 아직 안끝남(결과 반환)
    Thread->> I/O: 요청
    I/O-->> Thread: 작업 아직 안끝남(결과 반환)
    Thread->> I/O: 요청
    I/O-->> Thread: I/O응답 반환

동기이면서 논블로킹이면 그럼 어떻게 될까?

-> 동기 주체인 스레드가 요청을 하고, 요청한 스레드의 작업이 끝나지 않아서 응답이 오지않아도 그 자체가 결과가 돼서 반환된다.

가장 최악의 퍼포먼스는 동기 + 블로킹이다.

 

블로킹, 논블로킹

가비지 컬렉션(GC)이란 무엇인가요?

힙 메모리에 존재하며 더이상 사용되지않는 오브젝트들을 프로세스가 메모리에서 자동으로 제거하도록 하는 게 가비지 컬렉션이다.

객체(Object)를 생성하면 객체의 주소는 Stack에 할당되고, 실제 값들은 Heap 메모리에 할당된다. 스택 메모리에 있던 객체(A)의 주소에 다른 객체(B)를 할당하게 되어 더이상 Heap 메모리에 있던 A의 데이터는 더이상 접근할 수 없는 상태가 된다. 이 데이터를 모아서 날려주는 작업이 가비지 컬렉션(Gargabe Collection)이고, 이걸 수행하는 프로그램을 가비지 컬렉터라고 부른다.

# GC 대상 

• 모든 객체 참조가 null 인 경우(하나도 참조하지 않고 있을 때)
• 객체가 블럭 안에서 생성되고 블럭이 종료된 경우(블럭 바깥에서 더 이상 접근할 수 없다.)
• 부모 객체가 null이 된 경우, 자식 객체는 자동적으로 GC 대상이 된다. (인스턴스가 사라질 때)
• 객체가 weak 참조만 가지고 있을 경우
• 객체가 soft 참조이지만 메모리 부족이 발생한 경우

# weak reference와 soft reference의 차이?

weak는 대상 객체를 참조하는 경우가 WeakReferences 객체만 존재하는 경우 GC 대상이 되고,  다음 GC 실행시 무조건 힙 메모리에서 제거된다. soft는 대상 객체를 참조하는 경우가 SoftReference 객체만 존재하는 경우 GC 대상이 되고, JVM의 메모리가 부족한 경우에만 힙영역에서 제거되고 메모리가 부족하지 않다면 굳이 제거하지 않는다. 즉 weak reference는 soft reference 보다 gc 우선순위가 높다고 할 수 있다.

java.long.ref에 있는 WeakReference, SoftReference 클래스로 감싸서 인스턴스를 생성하며 예제 코드는 아래와 같다.

Counter counter = new Counter(); // strong reference
WeakReference weakCounter = new WeakReference(counter); //weak reference
counter = null;
## ============================
Counter prime = new Counter();  // strong reference
SoftReference soft = new SoftReference(prime) ; //soft reference
prime = null;

 

GC

GC 가비지 컬렉션

---

::출처::

https://github.com/VSFe/Tech-Interview?tab=readme-ov-file

https://github.com/WooVictory/Ready-For-Tech-Interview

https://github.com/gyoogle/tech-interview-for-developer

https://github.com/JaeYeopHan/Interview_Question_for_Beginner

도움이 됐다면 댓글이나 공감 버튼 한 번씩 누르고 가주세요! 로그인 안해도 됩니다 ^_^