정보처리기사 - 서버 프로그램 구현 #70~72

70. 개발 환경 구축

70.1 개발 환경 구축

응용 소프트웨어 개발을 위해 개발 프로젝트를 이해하고 소프트웨어 및 하드웨어 장비를 구축하는 것

• 개발 환경은 응용 소프트웨어가 운영될 환경과 유사한 구조로 구축
• 분석 단계의 산출물을 바탕으로 개발에 필요한 하드웨어와 소프트웨어를 선정
• 하드웨어와 소프트웨어의 성능, 편리성, 라이선스 등 비즈니스 환경에 적합한 제품들을 최종적으로 결정하여 구축

70.2 하드웨어 환경

사용자와의 인터페이스 역할을 하는 클라이언트(Client) 그리고 클라이언트와 통신하여 서비스를 제공하는 서버(Server)로 구성

• 클라이언트의 종류 : 개인용 컴퓨터(PC), 스마트폰 등
• 서버의 종류

종류	특징
웹 서버 (Web Server)	- 클라이언트로부터 직접 요청을 받아 처리 - 저용량의 정적 파일들을 제공
웹 애플리케이션 서버 (WAS; Web Application Server)	동적 서비스를 제공하거나, 웹 서버와 데이터베이스 서버 또는 웹 서버와 파일 서버 사이에서 인터페이스 역할을 수행
데이터베이스 서버 (DB Server)	데이터베이스와 이를 관리하는 DBMS를 운영
파일 서버 (File Server)	데이터베이스에 저장하기에는 비효율적이거나, 서비스 제공을 목적으로 유지하는 파일들을 저장

• 정적 파일(Static File) : 인터넷 브라우저와 같은 클라이언트에서 별도의 처리 과정 없이 다운로드하여 사용자에게 보여주는 파일로, HTML, CSS, 이미지 파일 등이 존재
• 동적 서비스(Dynamic Service) : 사용자의 입력에 따라 다른 결과를 보여주는 서비스

70.3 소프트웨어 환경

클라이언트와 서버 운영을 위한 시스템 소프트웨어와 개발에 사용되는 개발 소프트웨어로 구성

• 시스템 소프트웨어의 종류 : 운영체제(OS), 웹 서버 및 WAS 운용을 위한 서버 프로그램, DBMS 등
• 개발 소프트웨어의 종류

종류	특징
요구사항 관리 도구	요구사항의 수집과 분석, 추적 등을 편리하게 도와주는 소프트웨어
설계/모델링 도구	UML(통합 모델링 언어)을 지원하며, 개발의 전 과정에서 설계 및 모델링을 도와주는 소프트웨어
구현 도구	개발 언어를 통해 애플리케이션의 실제 구현을 지원하는 소프트웨어
빌드 도구	구현 도구를 통해 작성된 소스의 빌드 및 배포, 라이브러리 관리를 지원하는 소프트웨어
테스트 도구	모듈들이 요구사항에 적합하게 구현되었는지 테스트하는 소프트웨어
형상 관리 도구	산출물들을 버전별로 관리하여 품질 향상을 지원하는 소프트웨어

• 형상 관리 도구 : 다른말로 버전 관리 도구라고도 함

70.4 웹 서버(Web Server)의 기능

기능	내용
HTTP/HTTPS 지원	브라우저로부터 요청을 받아 응답할 때 사용되는 프로토콜
통신 기록 (Communication Log)	처리한 요청들을 로그 파일로 기록하는 기능
정적 파일 관리 (Managing Static Files)	HTML, CSS, 이미지 등의 정적 파일들을 저장하고 관리하는 기능
대역폭 제한 (Bandwidth Throttling)	네트워크 트래픽의 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

• HTTP/HTTPS(HyperText Transfer Protocol [Secure]) : HTTP는 하이퍼텍스트 문서를 전송하기 위해 사용되는 프로토콜이고, HTTPS는 HTTP에 보안 모듈을 결합시킨 프로토콜

70.5 개발 언어의 선정 기준

기준	내용
적정성	개발하려는 소프트웨어의 목적에 적합해야 함
효율성	코드의 작성 및 구현이 효율적이어야 함
이식성	다양한 시스템 및 환경에 적용이 가능해야 함
친밀성	개발 언어에 대한 개발자들의 이해도와 활용도가 높아야 함
범용성	다른 개발 사례가 존재하고 여러 분야에서 활용되고 있어야 함

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72. 소프트웨어 아키텍처

72.1 소프트웨어 아키텍처

소프트웨어를 구성하는 요소들 간의 관계를 표현하는 시스템의 구조 또는 구조체

• 애플리케이션의 분할 방법과 분할된 모듈에 할당된 기능, 모듈 간의 인터페이스 등을 결정
• 소프트웨어 아키텍처 설계의 기본 원리에는 모듈화, 추상화, 단계적 분해, 정보은닉이 존재

71.2 모듈화(Modularity)

소프트웨어의 성능 향상, 시스템의 수정 및 재사용, 유지 관리 등이 용이하도록 시스템의 기능들을 모듈 단위로 나누는 것을 의미

• 모듈(Module) : 전체 프로그램의 기능 중에서 특정 기능을 처리할 수 있는 소스 코드를 의미
• 모듈의 크기를 너무 작게 나누면 개수가 많아져 모듈 간의 통합 비용이 많이 듦
• 모듈의 크기를 너무 크게 나누면 개수가 적어 통합 비용은 적게 들지만 모듈 하나의 개발 비용이 많이 듦

71.3 추상화(Abstraction)

문제의 전체적이고 포괄적인 개념을 설계한 후 차례로 세분화하여 구체화시켜 나가는 것

• 완전한 시스템을 구축하기 전에 그 시스템과 유사한 모델을 만들어서 여러가지 요인들을 테스트할 수 있음
• 추상화의 유형

유형	내용
과정 추상화	자세한 수행 과정을 정의하지 않고, 전반적인 흐름만 파악할 수 있게 설계하는 방법
데이터 추상화	데이터의 세부적인 속성이나 용도를 정의하지 않고, 데이터 구조를 대표할 수 있는 표현으로 대체하는 방법
제어 추상화	이벤트 발생의 정확한 절차나 방법을 정의하지 않고, 대표할 수 있는 표현으로 대체하는 방법

71.4 단계적 분해(Stepwise Refinement)

문제를 상위의 중요 개념으로부터 하위의 개념으로 구체화시키는 분할 기법

• Niklaus Wirth에 의해 제안된 하향식 설계 전략
• 소프트웨어의 포괄적인 기능에서부터 시작하여 점차적으로 구체화하고, 알고리즘, 자료 구조 등 상세한 내역은 가능한 한 뒤로 미루어 진행

71.5 정보 은닉(Information Hiding)

한 모듈 내부에 포함된 절차와 자료들의 정보가 감추어져 다른 모듈이 접근하거나 변경하지 못하도록 하는 기법

• 정보 은닉을 통해 모듈을 독립적으로 수행할 수 있음
• 하나의 모듈이 변경되더라도 다른 모듈에 영향을 주지 않으므로 수정, 시험, 유지보수가 용이

71.6 상위 설계와 하위 설계

소프트웨어 개발의 설계 단계는 크게 상위 설계와 하위 설계로 구분할 수 있음

구분	상위 설계	하위 설계
별칭	아키텍처 설계, 예비 설계	모듈 설계, 상세 설계
설계 대상	시스템의 전체적인 구조	시스템의 내부 구조 및 행위
세부 목록	구조, DB, 인터페이스	컴포넌트, 자료 구조, 알고리즘

71.7 소프트웨어 아키텍처의 품질 속성

소프트웨어 아키텍처가 이해 관계자들이 요구하는 수준의 품질을 유지 및 보장할 수 있게 설계되었는지 확인하기 위해 품질 평가 요소들을 구체화시켜 놓은 것

• 품질 평가 요소의 종류

종류	내용
시스템 측면	성능, 보안, 가용성, 기능성, 사용성, 변경 용이성, 확장성 등
비즈니스 측면	시장 적시성, 비용과 혜택, 예상 시스템 수명, 목표 시장, 공개 일정 등
아키텍처 측면	개념적 무결성, 정확성, 완결성, 구축 가능성, 변경성, 시험성 등

71.8 소프트웨어 아키텍처의 설계 과정

71.9 협약(Contract)에 의한 설계

컴포넌트를 설계할 때 클래스에 대한 여러 가정을 공유할 수 있도록 명세한 것

• 컴포넌트에 대한 정확한 인터페이스를 명세
• 명세에 포함될 조건

조건	내용
선행 조건 (Precondition)	오퍼레이션이 호출되기 전에 참이 되어야 할 조건
결과 조건 (Postcondition)	오퍼레이션이 수행된 후 만족되어야 할 조건
불변 조건 (Invariant)	오퍼레이션이 실행되는 동안 항상 만족되어야 할 조건

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72. 아키텍처 패턴

72.1 아키텍처 패턴(Patterns)

아키텍처를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결 방식 또는 예제

• 소프트웨어 시스템의 구조를 구성하기 위한 기본적인 윤곽을 제시
• 아키텍처 패턴에는 서브시스템들과 그 역할이 정의되어 있음
• 서브시스템 사이의 관계와 여러 규칙·지침 등이 포함되어 있음
• 주요 아키텍처 패턴의 종류
  • 레이어 패턴
  • 클라이언트-서버 패턴
  • 파이프-필터 패턴
  • 모델-뷰-컨트롤러 패턴

72.2 레이어 패턴(Layers Pattern)

시스템을 계층으로 구분하여 구성하는 고전적인 방법의 패턴

• 상위 계층은 하위 계층에 대한 서비스 제공자가 되고, 하위 계층은 상위 계층의 클라이언트가 됨
• 서로 마주보는 두 개의 계층 사이에서만 상호작용이 이루어짐
• 대표적으로 OSI 참조 모델이 존재

72.3 클라이언트-서버 패턴(Client-Server Pattern)

하나의 서버 컴포넌트와 다수의 클라이언트 컴포넌트로 구성되는 패턴

• 사용자가 클라이언트를 통해 서버에 요청하면 클라이언트가 응답을 받아 사용자에게 제공하는 방식

72.4 파이프-필터 패턴(Pipe-Filter Pattern)

데이터 스트림 절차와 각 단계를 필터로 캡슐화하여 파이프를 통해 전송하는 패턴

• 앞 시스템의 처리 결과물을 파이프를 통해 전달받아 처리한 후 그 결과물을 다시 파이프를 통해 다음 시스템으로 넘겨주는 패턴을 반복
• 데이터 변환, 버퍼링, 동기화 등에 주로 사용
• 대표적으로 UNIX의 쉘(Shell) 존재

72.5 모델-뷰-컨트롤러 패턴(Model-View-Controller Pattern)

서브시스템을 모델, 뷰, 컨트롤러로 구조화하는 패턴

• 컨트롤러가 사용자의 요청을 받으면 핵심 기능과 데이터를 보관하는 모델을 이용하여 뷰에 정보를 출력하는 구조
• 여러 개의 뷰를 만들 수 있음
• 한 개의 모델에 대해 여러 개의 뷰를 필요로 하는 대화형 애플리케이션에 적합

72.6 기타 패턴

종류	내용
마스터-슬레이브 패턴 (Master-Slave Pattern)	- 슬레이브 컴포넌트에서 처리된 결과물을 다시 돌려받는 방식으로 작업을 수행하는 패턴 - 예) 장애 허용 시스템, 병렬 컴퓨팅 시스템
브로커 패턴 (Broker Pattern)	- 사용자가 원하는 서비스와 특성을 브로커 컴포넌트에 요청하면 브로커 컴포넌트가 요청에 맞는 컴포넌트와 사용자를 연결해주는 패턴 - 예) 분산 환경 시스템
피어-투-피어 패턴 (Peer-To-Peer Pattern)	- 피어(Peer)라 불리는 하나의 컴포넌트가 클라이언트가 될 수도, 서버가 될 수도 있는 패턴 - 예) 파일 공유 네트워크
이벤트-버스 패턴 (Event-Bus Pattern)	소스가 특정 채널에 이벤트 메시지를 발행(Publish)하면, 해당 채널을 구독(Subscribe)한 리스너(Listener)들이 메시지를 받아 이벤트를 처리하는 패턴- 예) 알림 서비스
블랙보드 패턴 (Blackboard Pattern)	- 모든 컴포넌트들이 공유 데이터 저장소와 블랙보드 컴포넌트에 접근이 가능한 패턴 - 예) 음성 인식, 차량 식별, 신호 해석
인터프리터 패턴 (Interpreter Pattern)	- 프로그램 코드의 각 라인을 수행하는 방법을 지정하고, 기호마다 클래스를 갖도록 구성된 패턴 - 예) 번역기, 컴파일러, 인터프리터