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4-0. 서버 프로그램 구현

생성일
2023/07/05 05:08
태그
서버 프로그램 구현

1. 개발 환경 구축

개발 환경 구축

응용 소프트웨어 개발을 위해 개발 프로젝트를 이해하고 소프트웨어 및 하드웨어 장비를 구축하는 것
개발 환경은 응용 소프트웨어가 운영될 환경과 유사한 구조로 구축한다.
분석 단계의 산출물을 바탕으로 개발에 필요한 하드웨어와 소프트웨어를 선정한다.
하드웨어와 소프트웨어의 성능, 편의성, 라이센스 등의 비즈니스 환경에 적합한 제품들을 최종적으로 결정하여 구축한다.

하드웨어 환경

사용자의 인터페이스 역할을 하는 클라이언트(Client), 그리고 클라이언트와 통신하여 서비스를 제공하는 서버(Server)로 구서오딘다.
클라이언트의 종류 : 개인 PC, 스마트폰 등
서버의 종류
웹 서버
클라이언트로부터 직접 요청을 받아 처리함
저용량의 정적 파일들을 제공함
웹 애플리케이션 서버 (WAS)
동적 서비스를 제공하거나, 웹 서버와 데이터베이스 서버 또는 웹 서버와 파일 서버 사이에서 인터페이스 역할을 수행함
데이터베이스 서버 (DB Server)
데이터베이스와 이를 관리하는 DBMS를 운영함
파일 서버
데이터베이스에 저장하기에는 비효율적이거나, 서비스 제공을 목적으로 유지하는 파일들을 저장함

소프트웨어 환경

클라이언트 서버 운영을 위한 시스템 소프트웨어와 개발에 사용되는 개발 소프트웨어로 구성된다.
시스템 소프트웨어의 종류 : OS, 웹서버 및 WAS 운용을 위한 서버 프로그램, DBMS 등
개발 소프트웨어의 종류

웹 서버(Web Server)의 기능

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

개발 언어의 선정 기준

2. 소프트웨어 아키텍쳐

소프트웨어 아키텍처

소프트웨어를 구성하는 요소들 간의 관계를 표현하는 시스템의 구조 또는 구조체
애플리케이션의 분할 방법과 분할된 모듈에 할당될 기능, 모듈 간의 인터페이스 등을 결정한다
소프트웨어 아키텍처 설계의 기본 원리는 모듈화, 추상화, 단계적 분해, 정보 은닉이 있다.

모듈화 (Modularity)

소프트웨어의 성능 향상, 시스템의 수정 및 재사용, 유지 관리 등이 용이하도록 시스템의 기능들을 모듈 단위로 나누는 것
모듈의 크기를 너무 작게 나누면, 개수가 많아져 모듈 간의 통합 비용이 많이 든다.
모듈의 크기를 너무 크게 나누면, 개수가 적어 통합 비용은 적게 들지만, 모듈 하나의 개발 비용이 많이 든다.

추상화 (Abstraction)

문제의 전체적이고 포괄적인 개념을 설계한 후, 차례로 세분화하여 구체화시켜 나가는 것
완전한 시스템을 구축하기 전에 그 시스템과 유사한 모델을 만들어서 여러가지 요인들을 테스트 할 수 있다.
추상화의 유형
과정 추상화
데이터 추상화
제어 추상화

단계적 분해 (Stepwise Refinement)

문제를 상위의 중요 개념으로부터 하위의 개념으로 구체화시키는 분할 기법
Niklaus Wirth에 의해 제얀된 하샹식 설계 전략
소프트웨어의 포괄적인 기능에서부터 시작하여 점차적으로 구체화하고, 알고리즘, 자료구조 등 상세한 내역은 가능한 한 뒤로 미루어 진행한다.

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 있다.
하나의 모듈이 변경되더라도 다른 모듈에 영향을 주지 않으므로 수정, 시험, 유지보수가 용이하다.

상위 설계와 하위 설계

소프트웨어 아키텍처의 품질 속성

소프트웨어 아키텍처가 이해관계자들이 요구하는 수준의 품질을 유지 및 보장할 수 있게 설계되었는지 확인하기 위해 품질 평가 요소들을 구체화 시켜 놓은 것
품질 평가 요소의 종류

소프트웨어 아키텍처의 설계 과정

협약(Contract)에 의한 설계

컴포넌트를 설계할 때 클래스에 대한 여러 과정을 공유할 수 있도록 명세한 것
컴포넌트에 대한 정확한 인터페이스를 명세한다.
명세에 포함될 조건

3. 아키텍처 패턴

아키텍처 패턴 (Patterns)

아키텍처를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결 방식 또는 예제
소프트웨어 시스템의 구조를 구성하기 위한 기본적인 윤곽을 제시한다.
아키텍처 패턴에는 서브 시스템들과 그 역할이 정의되어 있다.
서브 시스템 사이의 관계와 여러 규칙, 지침 등이 포함되어 있다.
주요 아키텍처 패턴의 종류
레이어 패턴
클라이언트-서버 패턴
파이프-필터 패턴
모델-뷰-컨트롤러 패턴

레이어 패턴 (Layers Pattern)

시스템을 계층으로 구분하여 구성하는 고전적인 방법의 패턴
상위 계층은 하위 계층에 대한 서비스 제공자가 되고, 하위 계층은 상위 계층의 클라이언트가 된다.
서로 마주보는 2개의 계층 사이에서만 상호작용이 이루어진다.
대표적으로 OSI 참조 모델이 있다.

클라이언트-서버 패턴 (Client-Server Pattern)

하나의 서버 컴포넌트와 다수의 클라이언트 컴포넌트로 구성되는 패턴
사용자 클라이언트를 통해 서버에 요청하면 클라이언트가 응답을 받아 사용자에게 제공하는 방식

파이프-필터 패턴 (Pipe-Filter Pattern)

데이터 스트림 절차의 각 단계를 필터로 캡슐화하여 파이프를 통해 전송하는 패턴
앞 시스템의 처리 결과물을 파이프를 통해 전달받아 처리한 후, 그 결과물을 다시 파이프를 통해 당므 시스템으로 넘겨주는 패턴을 반복한다.
데이터 변환, 버퍼링, 동기화 등에 주로 사용한다.
대표적으로 UNIX의 쉘(Shell)이 있다.

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

서브 시스템을 모델, 뷰, 컨트롤러로 구조화하는 패턴
컨트롤러가 사용자의 요청을 받으면, 핵심 기능과 데이터를 보관하는 모델을 이용하여, 뷰에 정보를 출력하는 구조
여러 개의 뷰를 만들 수 있다.
한 개의 모델에 대해 여러 개의 뷰를 필요로 하는 대화형 애플리케이션에 적합하다.

기타 패턴

4. 객체지향 (Object-Oriented)

객체지향

소프트웨어의 각 요소들을 객체(Object)로 만든 후, 객체들을 조립해서 소프트웨어를 개발하는 기법
구조적 기법의 문제점으로 인한 소프트웨어 위기의 해결책으로 채택되어 사용되고 있다.
소프트웨어의 재사용 및 확장이 용이하여 고품질의 소프트웨어를 빠르게 개발할 수 있고, 유지보수가 쉽다.
객체지향의 구성요소
객체 (Object)
클래스 (Class)
메시지 (Message)
객체지향의 특징
캡슐화 (Encapsulation)
상속 (Inheritance)
다형성 (Polymorphism)
연관성 (Relationship)

객체 (Object)

데이터와 이를 처리하기 위한 함수를 묶어 놓은 소프트웨어 모듈
데이터
객체가 가지고 있는 정보로, 속성이나 상태, 분류 등
함수
객체가 수행하는 기능으로 객체가 갖는 데이터를 처리하는 알고리즘
객체의 상태를 참조하거나 변경하는 수단

클래스

공통된 속성과 연산을 갖는 객체의 집합
각각의 객체들이 갖는 속성과 연산을 정의하고 있는 툴
클래스에 속한 각각의 객체를 인스턴스(Instance)라고 한다.

메시지

객체들 간의 상호작용에 사용되는 수단으로, 객체의 동작이나 연산을 일으키는 외부의 요구사항
메시지를 받은 객체는 대응하는 연산을 수행하여 예상된 결과를 반환한다.

캡슐화 (Encapsulation)

외부에서 접근을 제한하기 위해 인터페이스를 제외한 세부 내용을 은닉하는 것
캡슐화된 객체는 외부 모듈의 변경으로 인한 파급 효과가 적다
객체들 간에 메시지를 주고 받을 때, 상대 객체의 세부 내용은 알 필요가 없으므로, 인터페이스가 단순해지고, 객체간의 결합도가 낮아진다.

상속 (Inheritance)

상위 클래스의 모든 속성과 연산을 하위 클래스가 물려받는 것
하위 클래스는 물려받은 속성과 연산을 다시 정의하지 않아도 즉시 자신의 속성으로 사용할 수 있다.
하위클래스는 상속받은 속성과 연산 외에 새로운 속성과 연산을 첨가하여 사용할 수 있다.

다형성 (Polymorphism)

하나의 메시지에 대해 각각의 객체가 가지고 있는 고유한 방법으로 응답할 수 있는 능력
객체들은 동일한 메소드명을 사용하며, 같은 의미의 응답을 한다.
ex) ‘+’ 연산자의 경우, 숫자 클래스에서는 덧셈, 문자 클래스에서는 문자열의 연결 기능으로 사용된다.

연관성 (Relationship)

두개 이상의 객체들이 상호 참조하는 관계
연관성의 종류

5. 객체 지향 분석 및 설계

객체 지향 분석 (OOA, Object Oriented Analysis)

사용자의 요구사항과 관련된 객체, 속성, 연산, 관계 등을 정의하여 모델링하는 작업
개발을 위한 업무를 객체와 속성, 클래스와 멤버, 전체와 부분 등으로 나누어서 분석한다.
클래스를 식별하는 것이 객체 지향 분석의 주요 목적이다.

객체 지향 분석의 방법론

Rumbaugh(럼바우) 방법
분석 활동을 객체 모델, 동적 모델, 기능 모델로 나누어 수행함
Booch(부치) 방법
미시적(Micro) 개발 프로세스와 거시적(Macro) 개발 프로세스를 모두 사용함
클래스와 객체들을 분석 및 식별하고 클래스의 속성과 연산을 정의함
Jacobson 방법
유스케이스를 강조하여 사용함
Coad와 Yourdon 방법
ER 다이어그램을 사용하여 객체의 행위를 모델링함
객체 식별, 구조 식별, 주제 정의, 속성과 인스턴스 연결 정의, 연산과 메시지 연결 정의 등의 과정으로 구성함
Wirfs-Brock 방법
분석과 설계 간의 구분이 없고, 고객 명세서를 평가해서 설계 작업까지 연속적으로 수행함

럼바우 (Rumbaugh) 분석 기법

모든 소프트웨어 구성요소를 그래픽 표기법을 이용하여 모델링하는 기법
객체 모델링 기법(OMT, Object-Modeling Technique)이라고도 한다.
분석 활동은 ‘객체 모델링 → 동적 모델링 → 기능 모델링’ 순으로 이루어진다.
객체 모델링 (Object Modeling)
정보 모델링이라고도 하며, 시스템에서 요구되는 객체를 찾아내어 속성과 연신 식별 및 객체들 간의 관계를 규정하여 객체 다이어그램으로 표시하는 것
동적 모델링 (Dynamic Modeling)
상태 다이어그램을 이용하여 시간의 흐름에 따른 객체들 간의 제어 흐름, 상호 작용, 동작 순서 등의 동적인 행위를 표현하는 모델링
기능 모델링 (Functional Modeling)
자료흐름도(DFD)를 이용하여 다수의 프로세스들 간의 자료 흐름을 중심으로 처리 과정을 표현한 모델링

객체 지향 설계 원칙

변경이나 확장에 유연한 시스템을 설계하기 위해 지켜야 할 원칙
SRP, OCP, LSP, ISP, DIP의 다섯가지 원칙의 앞 글자를 따 SOLID 원칙이라고 부른다.
단일 책임 원칙 (SRP)
객체는 단 하나의 책임만 가져야 한다는 원칙
개방-폐쇄 원칙 (OCP)
기존의 코드를 변경하지 않고, 기능을 추가할 수 있도록 설계해야 한다는 원칙
리스코프 치환 원칙 (LSP)
자식 클래스는 최소한 부모 클래스의 기능은 수행할 수 있어야 한다는 원칙
인터페이스 분리 원칙 (ISP)
자신이 사용하지 않는 인터페이스와 의존 관계를 맺거나 영향을 받지 않아야 한다는 원칙
의존 역전 원칙 (DIP)
의존 관계 성립 시, 추상성이 높은 클래스와 의존 관계를 맺어야 한다는 원칙

6. 모듈

모듈 (Module)

모듈화를 통해 분리된 시스템을 각 기능으로, 서브루틴, 서브 시스템, 소프트웨어 내의 프로그램, 작업 단위 등을 의미한다.
모듈의 기능적 독립성은 소프트웨어를 구성하는 각 모듈의 기능이 서로 독립적임을 의미한다.
모듈의 독립성은 결합도(Coupling)와 응집도(Cohesion)에 의해 측정된다.

모듈의 독립성

모듈의 독립성은 모듈이 다른 모듈과의 과도한 상호작용을 배제하고, 하나의 기능만을 수행함으로써 이루어진다.
독립성을 높이려면 모듈의 결합도는 약하게, 응집도는 강하게, 모듈의 크기는 작게 만들어야 한다.

결합도 (Coupling)

모듈 간에 상호 의존하는 정도 또는 두 모듈 사이의 연관 관계
결합도가 약할수록 품질이 높고, 강할수록 품질이 낮다.
자스제외공내

응집도 (Cohesion)

모듈의 내부 요소들이 서로 연관되어 있는 정도
응집도가 강할수록 품질이 높고, 약할수록 품질이 낮다.
기순교절시논우

팬인 / 팬아웃

팬인 : 어떤 모듈을 제어하는 모듈의 수
팬아웃 : 어떤 모듈에 의해 제어되는 모듈의 수
팬인이 높다는 것은 재사용 측면에서 설계가 잘 되어 있다고 볼 수 있다.
팬인이 높은 경우, 단일 장애점이 발생할 수 있으므로, 중점적인 관리 및 테스트가 필요하다.

N-S 차트

논리의 기술에 중점을 두고, 도형을 이용해 표현하는 방법
GOTO나 화살표를 사용하지 않는다.
연속, 선택 및 다중 선택, 반복의 3가지 제어 논리 구조로 표현한다.
조건이 복합되어 있는 곳의 처리를 시각적으로 명확히 식별하는 데 적합하다.

7. 단위 모듈

단위 모듈 (Unit Module)

소프트웨어 구현에 필요한 여러 동작 중, 한 가지 동작을 수행하는 기능을 모듈로 구현한 것
단위 모듈로 구현되는 하나의 기능을 단위 기능이라고 부른다.
독립적인 컴파일이 가능하며, 다른 모듈에 호출되거나 삽입되기도 한다.
단위 모듈의 구현 과정

IPC (Inter-Process Communication)

모듈 간 통신 방식을 구현하기 위해 사용되는 대표적인 프로그래밍 인터페이스 집합
복수의 프로세스를 수행하며 이뤄지는 프로세스 간 통신까지 규현이 가능하다.
IPC 대표 메소드 5가지
1.
Shared Memory
공유 가능한 메모리를 구성하여 다수의 프로세스가 통신하는 방식
2.
Socket
네트워크 소켓을 이용하여 네트워크를 경유하는 프로세스 간에 통신하는 방식
3.
Semaphores
공유 자원에 대한 접근 제어를 통해 통신하는 방식
4.
Pipes & Named Pipes
‘Pipe’ 라고 불리는 선입선출 형태로 구성된 메모리를 여러 프로세스가 공유하여 통신하는 방식
Pipe는 하나의 프로세스가 이용 중이라면 다른 프로세스는 접근할 수 없음
5.
Message Queueing
메시지가 발생하면 이를 전달하는 방식으로 통신하는 방식

단위 모듈 테스트

프로그램의 단위 기능으로 구현된 모듈이 정해진 기능을 정확히 수행하는지 검증하는 것
단위 테스트(Unit Test)라고도 불린다.
단위 모듈 테스트의 기준은 단위 모듈에 대한 코드이므로, 시스템 수준의 오류는 잡아낼 수 없다.

테스트 케이스

구현된 소프트웨어가 사용자의 요구사항을 정확하게 준수했는지를 확인하기 위한 테스트 항목에 대한 명세서
테스트 케이스를 이용하지 않은 테스트는 특정 요소에 대한 검증이 누락되거나 불필요한 검증의 반복으로 인해 인력과 시간을 낭비할 수 있다.
ISO/IEC/IEEE 29119-3 표준에 따른 테스트 케이스의 구성요소

8. 공통 모듈

공통 모듈

여러 프로그램에서 공통으로 사용할 수 있는 모듈
자주 사용되는 계산식이나 매번 필요한 사용자 인증과 같은 기능들이 공통 모듈로 구성될 수 있다.
공통 모듈을 구현할 때는 해당 기능을 명확히 이해할 수 있도록 명세 기법을 준수해야 한다.

재사용 (Reuse)

이미 개발된 기능들을 새로운 시스템이나 기능 개발에 사용하기 적합하도록 최적화하는 작업
새로 개발하는데 필요한 비용과 시간을 절약할 수 있다.
누구나 이해할 수 있고, 사용이 가능하도록 사용법을 공개해야 한다.
재사용 규모에 따른 분류

효과적인 모듈 설계 방안

결합도는 줄이고, 응집도는 높여서 모듈의 독립성과 재사용을 높인다.
복잡도와 중복성을 줄이고, 일관성을 유지시킨다.
모듈의 기능은 예측이 가능해야 하며, 지나치게 제한적이어서는 안된다.
모듈 크기는 시스템의 전반적인 기능과 구조를 이해하기 쉬운 크기로 분해한다.
효과적인 제어를 위해 모듈 간의 계층적 관계를 정의하는 자료가 제시되어야 한다.

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