면접대비 - WS vs WAS, Stack vs Queue, Array vs Linked List

🙃아직 2차 정리가 필요한 글!

 

 

📌 웹 서버와 WAS의 차이는?

WS (Web Server):

서버 컴퓨터에 특정 폴더, 디렉토리에 브라우저가 읽을 수 있는 파일(정적 컨텐츠)을 넣어두고 이 폴더가 외부에서 접근할 수 있도록 개방하여 서버에 지정된 주소로 접속하면 그 파일을 받아 갈 수 있게 하는 것이 기본적인 웹서버의 역할

여기서 정적 컨텐츠란

변화가 없는 컨텐츠로 서버에 저장해두고 서버가 요청 받으면 응답만 해주면 되는 것을 말하며 어느 사용자에게든 동일한 결과를 보여준다. 

 

클라이언트(웹브라우저) 요청이 동적인 데이터면 동적 컨텐츠를 WS가 처리할 수 없기 때문에 WAS에 요청하고, WAS에서 처리한 결과를 받아 클라이언트에 반환

• 예시 : Apache, Nginx, IIS

📍

Apache : 

Nginx :

IIS : 

 

WAS ( Web Application Server):

WAS는 DB조회 및 다양한 비지니스 로직 처리를 요구하는 동적 컨텐츠를 제공하기 위한 Application 서버

• 동적 컨텐츠 처리 : 누가 언제 어떻게 서버에 요청했는지에 따라 결과값을 다르게 보여주는 컨텐츠
• (정적 컨텐츠 처리도 가능 왜냐면 WS를 내장하고 있기 때문) 
• 프로그램 실행 환경과 데이터베이스 접속 기능을 제공한다.
• 여러 개의 트랜잭션을 관리한다.
• 업무를 처리하는 비즈니스 로직을 수행한다.
• 웹 서버  + 컨테이너 형태 (WS가 보낸 동적 서버 컨텐츠를 실행하고 수행 결과를 다시 WS로 보내주는 역할)
• 예시 : Tomcat, Jeus

WAS 하나로 두 가지 종류의 페이지를 배포 할 수 있는 데 왜 웹서버와 같이 사용할까요?

• 보안 기능 : 웹서버의 Reverse Proxy 기능

공격에 대해 앞단에 WS 배치하여 중요 정보가 있는 WAS까지 전파되지 못하게 하거나 WAS단에서의 중요 정보가 밖으로 노출되지 않게 한다. 서버 내부적으로 파일들이 어느 폴더에 위치하고, 서비스가 몇 번 포트로 돌고 있는 지 등 서버의 정보를 숨긴다.

• 웹서버의 reverse proxy가 갖는 기능 중 하나인 로드 밸런싱을 통해 클라이언트와 서버 Pool 사이에 위치하여 한 서버로 부하가 집중되지 않도록 트래픽을 관리해주는 기능을 사용할 수 있다
• 구조적 유연성 : 하나의 웹서버를 두고 여러 웹 어플리케이션을 사용할 수 있는데 WS가 일종의 라우터 역할을 하여,  로드밸런싱, fail over, failback, 무중단 운영을 가능하게 한다. 
• WAS만 사용하면 WAS장애시 오류 화면 노출이 불가능하기 때문에 WS이용해 장애에 대한 알림기능도 가능하다. 

 

📍공통점

• HTTP 기반으로 동작, HTTP 프로토콜을 통해 전송

📍정적 페이지 

상황에 따라 변경되지 않는 페이지로 서버에서 변경하지 않는 한 변하지 않는다

사용자 요청에 관계 없이 항상 동일

 

📍동적 페이지

상황에 따라 변하는 페이지로 클라이언트에서 어떻게 접근하느냐에 따라 변경이 가능하다

사용자 요청에 따라 변화

 

📍로드밸런싱

 서버가 처리해야 할 업무 혹은 요청(Load)을 여러 대의 서버로 나누어(Balancing) 처리하는 장치 또는 기술을 의미

클라이언트와 서버 Pool 사이에 위치하여 한 서버로 부하가 집중되지 않도록 트래픽을 관리해 각각의 서버가 최적의 퍼포먼스를 가능하게 돕는다. 

 

📍로드밸런싱의 health check

서버에 주기적으로 http요청을 보내 서버의 상태를 확인하는 기능

health check 설정

- interval : health check 통해 서버 상태 확인하는 요청 전송 (default : 5초)

- fails : 요청 실패시 서버가 비정상이라고 인지 (default : 1회)

- passes : 서버가 다시 복구되어 요청이 성공하면 서버가 정상으로 인지 (default : 1회)

 

📍Scale Up, Scale Out

 

📍fail-over, 장애 극복, 장애 조치, 시스템 대체 작동 등

컴퓨터 서버, 시스템, 네트워크 등에서 이상이 생겼을 때 예비 시스템으로 자동 전환되는 기능

평소 운영되는 시스템을 Active,  같은 세팅으로 구성되어 대기하는 시스템을 Passive 라고 하는데 Active 시스템이 멈추거나 장애가 발생하면 Passive 시스템이 Active 상태로 변경되어 서비스를 이어 운영하게 된다. 

높은 가용성을 요구할 때 구성한다 

 

📍높은 가용성, 고가용성 (HA / High Availability)

가용성이란 일단 서비스를 정상적으로 사용 가능 한 정도를 의미하며

고가용성이란 서비스가 오랜 기간 동안 지속적으로 정상 운영이 가능한 성질을 말한다. 

+ 가용성을 높이는 방법

시스템 이중화, 시스템 확장 등 

 

📍failback

페일 오버에 따라 전환된 서버, 시스템, 네트워크 등을 이상이 발생하기 전의 상태로 되돌리는 처리

 

📍단일 장애점, SPOF (single point of failure)

시스템 구성 요소 중에서 동작하지 않으면 전체 시스템이 중단되는 요소. 이중화가 되어있지 않다면 SPOF일 가능성이 높다.

 

📍로드밸런싱 알고리즘

- 라운드로빈 방식

- 가중 라이누드로빈 방식

- IP 해시 방식

- 최소 연결 방식

- 최소 리스폰 타임

 

📍부하분산에 가장 많이 활용되는 L4, L7 로드밸런서에 대해 설명

- L4, L7?

OSI 7계층에서의 Layer 번호, 상위 계층에서 사용되는 장비일수록(1 -> 7 상위) 하위 계층의 장비가 가지고 있는 기능을 모두 가지고 있어 상위로 갈수록 더욱 정교한 로드 밸런싱 가능

 

- L4 : 네트워크 계층이나 트랜스포트 계층의 정보를 바탕으로 로드를 분산, IP주소나 포트번호, MAC주소, 전송 프로토콜에 따라 트래픽을 나누는 것이 가능

 

- L7 : 애플리케이션 계층에서 로드를 분산, HTTP 헤더, 쿠키 등과 같은 사용자 요청을 기준으로 특정 서버에 트래픽을 분사하는 것이 가능하다. 패킷의 내용을 확인하고 그 내용에 따라 분산이 가능한 것

 

로드밸런서(Load Balancer)의 개념과 특징

 

📍라우터란 

컴퓨팅 디바이스와 네트워크를 다른 네트워크에 연결하는 네트워킹 디바이스

 

📍라우팅 

네트워크에서 경로를 선택하는 프로세스. 컴퓨터 네트워크는 하나 하나의 시스템을 노드, 그리고 이를 연결하는 경로 또는 링크로 구성된다. 서로 연결된 두 노드는 여러 경로를 통해 통신을 하는데, 라우팅은 미리 정해진 규칙을 사용하여 최상의 경로를 선택하는 프로세스다.

통신에 있어 효율성을 높이고 네트워크가 정체 없이 최대한 많은 용량을 사용할 수 있도록 데이터 트래픽을 관리함으로써 네트워크 장애를 최소화 할 수 있게 해준다. 

 

📍레이턴시, 처리량

분리 하면 처리량이 왜 좋아질까?

 

📍Tomcat 이랑 Apache 차이 (꼭 알아두기)

Apache가 WS

Tomcat은 자바에서 쓰이는 WAS 중 하나, 스프링 부트에 톰캣이 내장되어 있다.

JAVA EE 기반으로 만들어졌으며, JSP와 Servlet을 구동하기 위한 서블릿 컨테이너 역할을 수행한다.
아파치서버와는 다르게 DB연결, 다른 응용프로그램과 상호 작용 등 동적인 기능들을
사용할 수 있다.

 

📍서블릿 컨테이너가 뭘까요?

서블릿 : 

클라이언트의 요청을 받고 요청을 처리하여 결과를 클라이언트에게 제공하는 자바 인터페이스.

 

서블릿 컨테이너:

• 서블릿들을 모아 관리
• 새로운 요청이 들어올 때마다 새로운 스레드를 생성
• 작업이 끝난 서블릿 스레드 자동 제거

 

📍브라우저만 요청 가능한거 아니니까 요청에 대한 부분은 다시 정리할 것 

요청이 모바일인지 브라우저인지 등 어떻게 구분이 가능한지

 

📍웹서버 문제 해결 방법으로 CDN

 

📍부하를 방지했을 때 스프링에서 이점이 있는지

스프링은 Apache Tomcat을 내장하고 있어 스레드를 몇개 가지고 있고 처리량

스프링 부트에 내장된 Tomcat은 다중 요청을 처리하기 위해, 부팅할 때 스레드 컬렉션인 Thread Pool을 생성한다. 유저 요청이 오면 이 스레드 풀에서 스레드를 할당한다. 

 

 

📍디렉토리 용량 초과시 어떻게 핸들링 할 것인가

EVS? EBS?를 증설 또는 S3를 활용해 정적 컨텐츠 내려주기

 

 

 

📌 Stack과 Queue 그리고 Array와 Linked List 자료구조에 대해 말씀해주시고 차이점에 대해 설명해주세요.

📍Stack vs Queue

• 스택은 Last In First Out 후입선출 구조로 마지막에 저장된 것을 먼저 꺼내어 쓰는 자료 구조를 말합니다. 데이터 접근은 가장 최근에 쌓인 데이터인 top을 통해서 만 접근이 가능합니다. 가장 최근에 넣은 것을 다시 꺼내 쓰는 특징 때문에 웹 브라우저 뒤로 가기나 가장 최근 수정 내역으로 되돌리는 실행 취소 undo, 문자열 역 순 등의 기능으로 활용이 가능합니다.
• 큐는 First In First Out의 선입선출 구조로 먼저 저장한 것을 먼저 꺼내는 자료 구조입니다. 삭제 연산만 이루어지는 곳을 Front라고 하며 삽입만 이루어지는 곳을 Rear라고 합니다. 입력된 순서에 따라 처리되기 때문에 순번을 지켜야하는 모든 처리에 사용됩니다. 프린트, 예매 대기열 등에 사용 

📍Queue 종류

Queue 인터페이스의 구현체도 여러개가 있는데 

우선순위 큐 (PriorityQueue) : 저장한 순서와 상관없이 우선순위 높은 것부터 꺼내는 방식

Deque(Double-Ended Queue) : 각각 한쪽만 추가 삭제 할 수 있는 Queue와 달리 양쪽 끝에서 추가 상제가 가능하다.

이 Deque 구현체 중에 ArrayDeque와 LinkedList가 있다.

 

📍메모리 구조의 Stack 대해서는 아나?

프로그램이 자동으로 사용하는 임시 메모리 영역,  함수 호출시 지역변수, 매개변수가 저장되고 함수 종료시 사라진다. Stack 영역에서는 이름처럼 Stack 구조를 사용하기 때문에 후입 선출 방식으로 push로 데이터를 저장하고 pop으로 데이터를 인출한다. 

 

📍메모리 구조에 대해서 

Code : 실행할 프로그램의 코드가 저장되는 영역, 텍스트 영역이라고도 하며, 프로그램이 시작하고 종료 될때까지 메모리에 계속 남아 있는다. 

Data : 프로그램의 전역 변수와 정적 변수가 저장되는 영역. 프로그램 시작과 함께 할당되며 종료시 소멸한다. 

Stack : 프로그램이 자동으로 사용하는 임시 메모리 영역,  함수 호출시 지역변수, 매개변수가 저장되고 함수 종료시 사라진다. Stack 영역에서는 이름처럼 Stack 구조를 사용하기 때문에 후입 선출 방식으로 push로 데이터를 저장하고 pop으로 데이터를 인출한다. 메모리의 높은 주소에서 낮은 주소로 할당한다. 

Heap : 프로그래머가 직접 공간을 할당, 해제하는 메모리 공간으로 런 타임 크기가 결정된다. new 연산자를 통해 메모리를 할당한다. 힙 영역은 선입선출의 방식으로 메모리의 낮은 주소에서 높은 주소 방향으로 할당한다(Stack과는 반대방향). 

 

📍오버 플로우

한정된 메모리 공간이 부족하여 메모리 안에 있는 데이터가 넘치는 현상이다. 

힙은 메모리 위쪽 주소 부터 할당하고, 스택은 메모리 아래쪽 주소부터 할당되어 각 영역이 상대 공간을 침범하는 일이 발생하는데 힙이 스택을 침범하면 힙 오버 플로우라고 하며, 반대로 스택이 힙을 침범하면 스택 오버 플로우라고 한다. 

 

📍해결방법

 

📍DFS 에서 stack이나 재귀함수로 푸는데 왜 이걸 사용하는 걸까

 

📍java의 컬렉션의 stack은 무엇을 상속받고 있을까요? 내부 구현은 어떻게 되어 있을까

java에서 stack은 vector를 상속받아 사용하는 데 vector는 sychronized 처리가 되어 있어 권고 되지 않는다.

대신 Deque를 사용하는 것을 추천하고 있다. 

 

📍Stack을 구현한다면 어떤 자료구조를 사용해서 구현 할 수 있을까요?

ArrayList로 구현, ArrayList가 제공하는 메서드로 Stack구현이 쉽기때문(?)

 

 

📍 Array vs LinkedList

배열과 링크드리스트는 입력된 데이터들이 나열되어 저장되어 있는 자료구조라는 공통점이 있지만, 그 연결 방식이 다릅니다.

 

• 연결의 차이

배열은 메모리 공간에서 연속적으로 저장되어 있고 처음 생성할 때 그 크기를 정하며 자바 같은 경우에는 이후 변경이 불가능합니다. 데이터 접근 시에는 index를 통해 접근하게 하거나 순차적으로 탐색하여 접근하게 됩니다. 링크드리스트는 배열과 달리 메모리를 연속적으로 사용하지 않고 데이터를 담은 노드들은 이전과 다음 노드를 나타내는 포인터를 통해 연결됩니다.

 

• 데이터 접근 및 삽입과 삭제에서의 차이

링크드 리스트는 배열과는 다르게 index가 없어 바로 접근이 불가능하고 순차적인 검색을 통해 데이터에 접근하게 됩니다.

이런 특징 때문에 배열에 비해 탐색적인 면이 불리해 보이지만 이 특징은 삭제와 삽입에서 용이하게 작용합니다. 배열에서 배열 중간에 값을 삭제하거나 제거하면 그 인덱스 이후 모든 값이 모두 당겨지거나 밀려나는 큰 처리가 일어나나 링크드리스트는 포인터만 수정하기 때문에 삭제 삽입 전후 노드만 수정하면 됩니다.

 

• 메모리 할당 차이

배열은 선언시 컴파일 당시에 메모리가 할당되어 정적 메모리로 할당 받는다

Lisnked list의 메모리는 새로운 노드가 추가될 때마다 할당되어 동적 메모리 할당을 받는다. 

 

📍ArrayList 사이즈 증가하는 원리

List가 외부적으로 size를 자유자제로 변하는 것처럼 보이지만 실제로는 사이즈가 변하는 게 아니라 새로운 배열로 저장하는 것이다. 

배열을 더이상 저장할 공간이 없으면 보다 기존 배열의 1.5배 큰 새로운 배열을 생성해서 기존 배열에 저장된 내용을 새로운 배열로 복사한 다음 저장한다. 

 

📍깊은 복사 vs 얕은 복사

ArrayList는 얕은 복사가 일어난다. 왜?

- 깊은 복사

객체를 복사할 때 "인스턴스 변수까지" 복사함

별도의  메모리 공간에 값을 복사하여 복사한 값을 변경해도 원본에 영향을 미치지 않는다.

 

- 얕은 복사

객체를 복사할 때 "객체만, 주소값만"을 복사함

따라서 두 원본, 복사 인스턴스 변수는 같은 객체를 바라보고 있어 한쪽이 수정되면 다른 한쪽도 변경된다.

 

- 방어적 복사

 

 

📍자바 List 종류

• ArrayList : Vector 클래스의 단점을 보완하기 위해서 나온 클래스. 객체를 추가하면 객체가 인덱스로 관리된다.  인덱스로 관리되는 것은 배열과 유사하지만 사용중에 크기가 변할 수 있다는 큰 차이점이 있다. Thread-safe하지 못하다. 멀티스레드 환경에서 사용해야 한다면 CopyOnWriteArrayList 또는 Collections.synchronizedList를 사용할 수 있습니다. ArrayList는 초기 용량이 10이고 초과하면 1.5배, iterator만사용할 수 있다.
• Vector : 벡터는 자바 컬렉션 프레임워크가 나오기 전부터 있던 클래스. 순서를 유지하고, 중복을 허용한다. , iterator와 Enumeration이 사용가능하다. 초기용량 10이고 초과하면 2배. HashTable과 마찬가지로 소스 코드 호환 때문에 남아 있는 클래스 이기 때문에 ArrayList를 사용하는 것이 추천된다. Vector가 성능적으로 문제가 되는 건 Thread-safe 특성 때문인데 동기화가 필요한지 여부와 상관없이 작업을 잠그는 오버헤드가 있기 때문.
• LinkedList : 링크드리스트 역시 List의 구현체지만, 메모리를 연속적으로 사용하지 않고 데이터를 담은 노드들은 이전과 다음 노드를 나타내는 포인터를 통해 연결된다. 배열에서는 중간 값을 삽입하거나 삭제하면 그 뒤의 값을 전부 앞으로 끌고오거나 밀어내야하는 큰 이동이 있는데 링크드리스트 사이에 값을 삽입, 삭제시 연결하는 포인터를 수정하기만 하면 되므로 이런 상황에서의 성능이 우수하다  

📍 링크드 리스트 종류

- 단일 연결 리스트 (singly linked list)

저장하는 데이터가 들어가는 데이터 필드와 다음 노드를 가리키는 링크 필드가 있는데 단일 연결 리스트는 마지막 노드의 링크가 null로써 마지막 노드를 표현하는 것이 특징

 

- 원형 연결 리스트 (circular linked list)

마지막 노드의 링크필드가 null이 아니라 첫 번째 노드를 가리키는 것이 특징

하나의 노드에서 다른 모든 노드로 접근이 가능해(?) 삽입과 삭제가 용이

 

- 이중 연결 리스트 (doubly linked list)

한 노드에 오른쪽 링크, 왼쪽 링크가 존재한다. 특정 노드에서 양방향으로 자유롭게 움직일 수 있어,  단일 리스트가 선행 노드를 찾기 힘든것, 원형 리스트는 한바퀴를 다시 돌아 선행 노드를 찾아야하는 점 등의 단점을 보안했다.

그러나 링크필드가 늘어남에 있어 공간을 더 많이 차지하게 되었고 코드가 복잡하다는 단점이 있다.

 

+ 왜 이런 종류가 나왔을까? 무슨 문제점이 일어나서 생겼을까?

스프링 부트 앞단 Tomcat이 큐로 HTTP 요청을 받음, 이게 쌓이면 뒤에 오는 요청이 버려지기도 한다. 그리고 request는 Ack을 받기 전까지 계속 데이터를 보내는? 이거는 좀더   

 

📍 우선순위 큐는 어떤 자료구조로 이루어져있는지, 큐에 대한 걸 더 보안해