1.1 비동기, 이벤트 기반 아키텍처
- NGINX는 요청 처리를 위해 비동기, 이벤트 기반의 아키텍처를 활용한다. 전통적인 스레드 기반의 웹 서버에서는 각 연결마다 하나의 스레드나 프로세스가 생성되므로, 동시에 많은 연결이 발생할 경우 성능 저하의 원인이 될 수 있다. 그러나 NGINX의 아키텍처는 이러한 문제를 효과적으로 해결한다.
어떻게 동작하는가?
- 비동기 I/O: NGINX는 이벤트가 발생할 때까지 기다린 후 해당 이벤트에 반응하여 작업을 수행한다. 예를 들어, 클라이언트 연결 요청이 있을 때 이를 감지하고 적절한 동작을 수행한다.
// pseudo code
while (true) {
event = wait_for_event();
handle_event(event);
}- 이벤트 드리븐: 연결 요청, 데이터 수신 등 다양한 이벤트가 발생하면 이에 해당하는 핸들러 함수를 실행한다. 이를 통해 특정 이벤트가 발생했을 때만 처리를 수행하므로 불필요한 리소스 낭비가 줄어든다.
// pseudo code
function handle_event(event) {
switch(event.type) {
case NEW_CONNECTION:
accept_connection(event);
break;
case RECEIVE_DATA:
process_data(event);
break;
// ... other cases
}
}효율성
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비동기, 이벤트 기반의 아키텍처 덕분에 NGINX는 수 천개의 동시 연결을 처리하더라도 스레드나 프로세스의 수는 매우 제한적이다. 이는 NGINX가 많은 연결을 빠르게 처리하면서도 CPU 및 메모리 리소스를 효율적으로 활용할 수 있게 해준다.
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다시 말해, 각 연결에 하나의 스레드를 할당하는 전통적인 방식과 달리, NGINX는 모든 연결을 몇몇 스레드만으로 처리한다. 이 때문에 컨텍스트 스위칭의 오버헤드가 크게 줄어들어, 대규모 트래픽 환경에서도 높은 성능을 유지할 수 있다.
1.2 정적 리소스 처리
- NGINX는 웹 서버로서 정적 리소스를 효율적으로 처리하는 데 특화되어 있다. 이는 디스크 I/O 최적화 및 메모리 캐시 기능을 통해 달성된다.
동작 방식:
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요청 수신: 클라이언트로부터의 요청이 NGINX에 도착하면, 요청된 리소스의 경로를 확인한다.
// pseudo code request_path = get_request_path(client_request);
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메모리 캐시 확인: NGINX는 해당 리소스가 이전에 요청되어 메모리 캐시에 존재하는지 먼저 확인한다.
// pseudo code if (is_in_memory_cache(request_path)) { respond_with_cached_content(client_request); return; }
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디스크에서 리소스 읽기: 메모리 캐시에 해당 리소스가 없을 경우, NGINX는 디스크에서 해당 파일을 읽어들인다. 이 과정은 비동기 방식으로 수행되어, 디스크 I/O 동작 중에 다른 연결 요청을 계속 처리할 수 있다.
// pseudo code file_content = async_read_from_disk(request_path);
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응답 전송 및 캐싱: 파일이 성공적으로 읽혀지면, 클라이언트에게 해당 내용을 전송한다. 동시에, 메모리 캐시에 해당 내용을 저장하여 이후의 동일한 요청에 빠르게 응답할 수 있게 한다.
// pseudo code respond_to_client(client_request, file_content); cache_to_memory(request_path, file_content);
효율성:
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NGINX의 이러한 정적 리소스 처리 방식은 다음과 같은 장점을 가진다:
- 메모리 캐시: 자주 요청되는 리소스는 메모리에 캐싱되어, 디스크 I/O 없이 빠르게 클라이언트에게 전달될 수 있다.
- 비동기 디스크 I/O: NGINX는 비동기 I/O를 활용하여, 디스크에서의 읽기 작업 중에도 다른 작업들을 중단시키지 않고 계속 수행한다.
- 최적화된 버퍼 관리: NGINX는 파일 전송을 위한 버퍼를 효율적으로 관리하여, 네트워크와 디스크 I/O의 성능을 최대화한다.
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이러한 특징들로 인해 NGINX는 정적 리소스를 처리할 때 높은 성능과 효율성을 보여준다.
1.3 리버스 프록시 기능
- 리버스 프록시는 일반적으로 클라이언트와 백엔드 서버(또는 서버들) 사이에 위치하여 클라이언트의 요청을 받아 백엔드 서버로 전달하고, 백엔드 서버의 응답을 다시 클라이언트에게 전송하는 역할을 합니다. NGINX는 이러한 리버스 프록시 기능을 뛰어난 성능과 다양한 기능으로 제공합니다.
동작 방식:
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요청 수신: 클라이언트로부터의 요청이 NGINX에 도착합니다.
// pseudo code client_request = get_client_request();
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백엔드 서버 선택: NGINX는 설정된 로드 밸런싱 알고리즘(예: 라운드 로빈, 가중치 기반)을 사용하여 어떤 백엔드 서버에 요청을 전달할지 결정합니다.
// pseudo code backend_server = select_backend_server(load_balancing_algorithm);
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요청 전달: 결정된 백엔드 서버로 클라이언트의 요청을 전달합니다.
// pseudo code backend_response = forward_to_backend(client_request, backend_server);
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응답 수신 및 전송: 백엔드 서버로부터 응답을 받으면, 필요한 처리(예: 헤더 수정, 캐싱 등)를 한 후 클라이언트에게 전송합니다.
// pseudo code process_backend_response(backend_response); respond_to_client(client_request, backend_response);
효율성 및 추가 기능:
- 부하 분산: 다수의 백엔드 서버를 사용하여 트래픽의 부하를 분산시키고, 전체 시스템의 가용성과 성능을 향상시킵니다.
- 캐싱: 자주 사용되는 응답은 NGINX에 캐싱되어, 백엔드 서버에 재요청 없이 빠르게 클라이언트에게 제공될 수 있습니다.
- SSL/TLS 종단점: NGINX는 SSL/TLS 터미네이션을 수행하여 백엔드 서버의 부하를 줄이고, 보안을 강화할 수 있습니다.
- 헤더 수정 및 추가: 리버스 프록시에서 응답이나 요청의 헤더를 수정하거나 추가하는 것도 가능합니다.
이렇게 NGINX의 리버스 프록시 기능은 웹 애플리케이션의 성능, 확장성 및 보안을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.
동작 방식:
- NGINX는 비동기, 이벤트 기반 아키텍처를 사용하여 요청을 처리합니다. 여기서는 워커 프로세스와 이벤트 루프를 사용하여 다양한 연결을 처리합니다.
// pseudo code
while (true) { // 이벤트 루프
event = await get_next_event(); // 이벤트 대기 (비동기)
handle_event(event); // 이벤트 처리
}이유:
- 이러한 아키텍처 덕분에 적은 수의 스레드나 프로세스로도 수 천개의 동시 연결을 효율적으로 처리할 수 있습니다. 비동기적 방식은 차단되는 작업 없이 여러 연결을 지속적으로 처리합니다.
동작 방식:
- NGINX의 설정 파일은 모듈화된 구조로 되어 있습니다. 이를 통해 다양한 모듈과 설정을 조합하여 원하는 기능을 구성할 수 있습니다.
// pseudo code
load_module("http_module");
load_module("ssl_module");
set_configuration("server_name", "example.com");이유:
- 매우 유연한 설정 구조로 인해 사용자는 웹 서버, 리버스 프록시, 캐시 서버 등의 다양한 요구 사항에 맞게 NGINX를 쉽게 구성할 수 있습니다.
동작 방식:
- NGINX는 정적 리소스 처리 최적화, 효율적인 리버스 프록시 메커니즘, 캐싱 기능 등을 통해 빠른 응답 시간을 제공합니다.
// pseudo code
if (is_static_resource(request)) {
respond_with_optimized_static_delivery(request);
} else {
respond_with_proxy_or_cache(request);
}이유:
- NGINX는 내부적으로 많은 최적화 작업을 수행하여 빠른 성능을 보장합니다. 이는 웹 서버와 리버스 프록시 역할에서의 높은 효율성으로 나타납니다.
동작 방식:
- NGINX는 요청 처리 중 오류가 발생할 경우, 해당 요청만 실패하게 하고 전체 서버는 계속 작동하도록 설계되어 있습니다. 이는 견고한 오류 처리 메커니즘 덕분입니다.
// pseudo code
try {
handle_request(request);
} catch (error) {
log_error(error);
respond_with_error(request, error);
}이유:
- NGINX는 오랜 기간에 걸쳐 다양한 환경에서 검증되었고, 큰 규모의 웹 애플리케이션에서도 안정적인 성능을 유지합니다. 이러한 검증된 안정성 때문에 많은 기업과 개발자들이 NGINX를 신뢰하고 사용합니다.
NGINX는 그의 동작 방식과 여러 장점으로 인해 웹 서버 및 리버스 프록시 서버로서 많은 인기를 얻었다. 그 높은 효율성, 성능, 안정성은 큰 규모의 웹 애플리케이션에서도 그 가치를 발휘한다.