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기술이야기 벽을 넘어서고 싶은 신입 개발자의 브레인즈 생활기 기술이야기 벽을 넘어서고 싶은 신입 개발자의 브레인즈 생활기 지원 이유와 여정 대학교 졸업 후, 부족한 웹개발 역량을 쌓기 위해 5달간의 풀스택 부트캠프 교육을 수료하고 1달간의 기업 협업 인턴을 마쳤습니다. 이후, 제 역량을 마음껏 펼쳐내며 지속적으로 성장할 수 있는 회사에서 일하고 싶다는 생각이 들었습니다. 그러다 풀스택 기술뿐만 아니라, 빅데이터 및 AI 기술을 활용해 차세대 기술을 개발하는 브레인즈컴퍼니의 채용공고를 발견했습니다. 이 회사에서라면 많은 것을 배워 역량을 키우고 성장하며 일할 수 있겠다는 생각에 지원했고, 면접 끝에 첫 직장에 취업하게 됐습니다. 웹개발도 재밌지만 개발자로서 지속적으로 새로운 기술들을 습득하며 성장하는 것에서 성취감과 보람을 느끼는 것이 컸고, 그럴 수 있는 부서에서 첫 회사 생활을 시작할 수 있다는 생각에 기뻤습니다. 채용 과정 면접에서 기억에 남는 질문은 "우리 부서는 프론트엔드 보다 백엔드를 더 추구하는 편이라 함께 일을 하게 된다면, 프론트엔드와 백엔드 모두를 아울러 사용할 것인데 할 수 있습니까?"였습니다. 풀스택 개발자로서 일을 하게 된다는 질문이었고, 저는 이 부분에 대해 긍정적이었기 때문에 자신 있게 할 수 있다고 대답했습니다. 백엔드 개발자보다 많은 영역에서 발전하며 성장할 수 있다는 생각에 더욱 기대되고 설렜던 기억이 있습니다. 그렇게 저의 첫 직장 생활이 시작됐습니다. 입사 후, 지난 3달간의 일대기 채용이 된 후, 출근까지 2주간의 자유 시간이 주어졌습니다. 졸업 후 부트캠프 교육을 이수하면서 줄곧 달려왔고, 즐겁게 공부했지만 지쳐있는 심신을 달래기 위해 여행도 다녀오고 친구들과 가족들과 시간을 보내면서 출근 준비를 했습니다. 그렇게 2주 후 첫 출근을 하는 날이 됐고, 본격적으로 사원으로 근무하는 날이 다가왔습니다! 브레인즈컴퍼니의 개발 그룹은 1~5그룹으로 나눠져 있으며, 저는 개발4그룹에 소속됐습니다. 개발4그룹은 프론트엔드와 백엔드 개발뿐만 아니라, 빅데이터 및 AI 기술을 동원한 신기술 개발을 담당하고 있어, 배울 점도 많고 나아가야할 길도 멀리 펼쳐져 있다고 느꼈습니다. 1st Month_적응기 입사 첫 달은, 개발4그룹에서 집중적으로 개발 진행 중인 로그매니저와 Zenius AI의 제품 매뉴얼과 웹페이지에서 실제로 사용되고 있는 각각의 기능들을 학습하며 제품을 파악하고 익숙해지는 기간을 가졌습니다. 그렇게 한 달 간은 개발에 투입되기보다는 제품 및 사용된 기능들에 대한 학습과 공부를 하는 기간이었습니다. 단순히 제품의 매뉴얼만을 보며 학습을 했다면 집중도가 떨어졌을 수 있지만, 제품에서 사용하고 있는 다양한 기술들, Elasticsearch, Kibana, Kafka, Cluster 등 스택들에 대해 공부하면서 흥미와 재미를 느끼며 학습을 이어갈 수 있었습니다. 잘 몰랐던 신 기술들을 접하면서, 앞으로도 배우게 될 다양한 기술들에 대해 기대감이 부풀었던 한달이었습니다. 이외에도 학습을 진행하면서 원래 사용하던 스택인 JavaScript와 Linux의 Base부터 차근차근 다시 복습하며 결점을 보완하고, 제 자신을 Refactoring하기도 했던 한 달이었습니다. 2nd Month_개인정보 마스킹 기능 개발 입사 두 달째 부터는, 로그매니저와 Zenius AI의 기능들과 매뉴얼에 대해 전반적인 이해를 갖게 됐고, 각 사이트 기능들의 동작 원리 등을 대략적으로 파악할 수 있었습니다. 두 달이 된 이 시점부터 프론트엔드와 백엔드 모두를 사용하는 프로젝트가 주어졌습니다. 주어진 프로젝트는 ‘개인정보 마스킹 기능 개발’ 이었습니다. 로그매니저 내에서 수집되는 대용량의 로그들 안에 개인 정보가 포함될 경우가 있는데, 개인정보가 그대로 노출되는 것을 방지하기 위해 개인정보에 해당하는 정보는 마스킹처리를 자동적으로 진행하는 기능 개발을 진행하게 됐습니다. 예를 들어, 로그에 ‘961219-1234567’, ‘서울시 성동구 성수이로’, ‘010-1234-5678’ 등과 같은 주민등록번호, 주소, 연락처 뿐만 아니라 다양한 개인정보들을 지정한 특수문자(Default로는 *을 사용) 로 마스킹 처리를 해주는 기능을 개발하는 과정이 중점이 되는 프로젝트였습니다. 풀스택 공부를 하면서, 백엔드는 Node.js와 MySQL, PrismaOrm 등을 사용해 기능 개발을 진행했지만, 이번 프로젝트는 Elasticsearch, Kafka.js, Cluster.js 및 커스텀마이징된 다양한 메소드와 함수들을 통해 진행했기 때문에 배울 점이 매우 많았고, 성장하는 것을 느낄 수 있었습니다. 이외에도 프론트엔드에서 Ace.js를 통한 텍스트 편집기를 개발하고, 개인정보유형에 해당하는 정보가 입력되면 Syntax Highlighting 기능을 통해 해당 부분에 형광펜 효과를 적용시켜주는 기능의 개발을 진행했습니다. 개인정보 유형에 해당하는 정보에 대응되는 정규표현식, 그리고 백엔드에서 마스킹 처리될 특수문자 타입의 데이터 등은 Elasticsearch의 Index를 통해서 데이터의 저장과 반환작업 처리를 진행해줬으며, 이 데이터들을 기반으로 프론트엔드와 백엔드에서 모두 정상적인 마스킹 기능과 Syntax Highlighting 기능을 개발할 수 있었습니다. 새로운 기술을 활용해 프로젝트를 진행하면서 어려운 점도 많았고 시행착오도 겪었지만, 그만큼얻어가고 배워가는 것이 많았던 첫 업무였습니다. Elasticsearch, Kibana, Cluster, Kafka 등 새로운 기술 스택에 대해 배우고 적용할 수 있었다는 점이 매우 흥미로웠고 뿌듯한 경험이었습니다. <사진 설명: 개인정보 유형과 마스킹 여부, 정규표현식 관리와 마스킹 기능 ON/OFF가 가능한 페이지> <사진 설명: 선택한 개인정보 정규표현식에 해당되는 데이터 Syntax Hilighting 기능 구현> 3rd Month_데몬프로세스 그룹화 작업 및 테스트케이스 입사 세 달째 부터는, 어느 정도 회사 생활에 적응이 된 상태가 됐습니다. 아침 일찍 일어나는 것에도 적응이 됐고, 초반에는 어색했던 업무회의와 주간업무보고서 작성도 이제는 자연스럽게 하고 있는 모습을 발견할 수 있었습니다. 첫번째 프로젝트를 마친 후, 두번째로는 로그매니저의 데몬프로세스 기능을 그룹별로 정렬하는 업무를 맡게 됐습니다. 데몬프로세스가 각각의 그룹 속성을 지니고 있지만, 이를 그룹별로 나눠서 보여준다면 좀 더 가독성과 가시성이 높아질 것이기 때문에, Elasticsearch에서 반환 받는 데이터를 그룹의 조건에 따라 분류해주는 작업이 주가 됐습니다. 두번째 개발 후에는 로그매니저의 각 기능들에 대한 테스트 케이스 및 오류 사항 확인의 과정을 거쳤고, 제가 개발한 ‘개인정보 관리’ 기능에 대한 테스트 케이스 작성도 진행했습니다. 개발자가 개발을 잘하는 것도 중요하지만, 이렇게 자신이 개발한 기능에 대해 테스트케이스를 작성하면서 유저가 해당 테스트케이스를 확인하고, 개발한 기능을 자연스레 사용할 수 있게 해야 하는 것은 개발만큼이나 중요하다고 생각하기 때문에 기분 좋게 테스트케이스 작성을 진행할 수 있었습니다. 또, 로그매니저 제품 각 기술들의 테스트케이스들을 확인하며 각각의 기능들을 모두 테스트해볼 수 있는 기회가 됐으며, 개발하고 서비스되고 있는 기술들에 대해 좀더 명확하게 인지하고 확인할 수 있어 제품 이해에 큰 도움이 됐습니다. 이를 기회로 개발만이 중요한 것이 아닌 테스트케이스의 중요성을 절실히 깨닫고, 제가 개발하는 기술들에 대한 테스트케이스 작성이 필수불가결하다는 것을 느끼게 됐습니다. 느낀 점 브레인즈컴퍼니 개발4그룹에 입사 후, 3달간 근무하며 느낀 점은 제가 만족하며 회사를 다니고 있다는 점입니다. 그룹의 모든 구성원분들이 잘 적응할 수 있도록 도와주고 챙겨주셨고, 문제가 될 수도 있는 실수가 발생해도 모든 그룹원들이 다 잘 다독여 주셨습니다. 또, 좋은 피드백을 줘서 지속적으로 배워가고 성장할 수 있는 회사의 성장할 수 있는 부서라고 생각합니다. 그룹의 상래님, 신후님, 천웅님, 태민님 모두 제게 좋은 피드백과 도움을 주시고, 개선돼야할 점과 공부해야 할 부분, 그리고 개발을 하면서 고쳐야 할 습관들을 알려주셔서 점차 앞으로 나아갈 수 있다고 생각합니다. 일을 하면서 빼놓을 수 없는 게 워라밸일 것이라고 생각합니다. 첫 회사에서 일과 삶의 밸런스가 매우 적절하다고 생각하고 만족하며 근무를 하고 있습니다. 퇴근을 한 뒤에도 운동을 할 수 있고, 식단 관리도 병행하며 몸을 기르고 있습니다. 만약, 워라밸이 좋지 않았더라면 이렇게 삶을 유지할 수 없을 거라는 생각이 듭니다. 글을 마치며 면접에서 제가 했던 말이 있습니다. 저는 앞에 벽이 있다면 돌아가 다른 길을 찾으려 하기보다는 그 벽을 넘을 수 있는 방법을 생각합니다. 앞으로 나아갈 수 있고 성장할 수 있는 삶을 추구하고 있습니다. 비록 그 벽을 넘지 못하더라도, 다음에 그 벽보다 낮은 벽은 넘을 수 있을 것입니다. 시도조차 하지 않으면 당연히 발전도 없다고 생각합니다. 매번 도전하고 또 도전하며 발전하는 개발4그룹의 일원이 돼, 신기술 개발에도 큰 보탬이 되는 개발자로 성장하고 싶습니다. 그리고 브레인즈컴퍼니 개발4그룹에서 반드시 실현 가능하다고 생각합니다. 다양한 기술들을 배우고 학습해 제 것으로 만들고, 그룹과 회사에 보탬이 되는 개발자로 성장하겠습니다! [출처] https://twitter.com/gom_translate https://me2.kr/wvu3p http://jjaltoon.gallery/?p=11311 https://me2.kr/eq144 2022.08.25
기술이야기 머신러닝 기반 메트릭 데이터 이상탐지 기술이야기 머신러닝 기반 메트릭 데이터 이상탐지 개요 이상탐지(Anomaly Detection)는 시계열 데이터에서 과거 또는 비슷한 시점의 다른 데이터의 보편적인 패턴에서 벗어나거나, 벗어나려는 징후가 있는 드문 패턴이나 사실, 대상 개체를 찾아내는 데이터 분석의 한 분야입니다. 시계열이 아닌 것 중에 이상한 것을 찾는 것은 대부분 아웃라이어 탐지에서 다루고 있으나, 아웃라이어 탐지와 이상탐지를 구분하지 않고 넓은 의미에서 이상탐지로 취급합니다. 기존에는 이상탐지를 위해 통계학 기술을 많이 사용해 왔으나, 최근에는 머신러닝 기술을 이상탐지에 적용하는 사례가 늘어가고 있습니다. 당사의 ITIM 제품인 Zenius EMS는 과거 성능 패턴에 대해서 통계 기반의 상∙하한 동적임계치를 구한 뒤, 임계치를 벗어날 가능성이 있는 성능치에 대한 장애 발생가능성을 선제적으로 통보해주는 Proactive(사전장애예측-이상탐지) 기능이 이미 구현돼 있습니다. 필자는 최근에 주목받고 있는 AI 기술을 접목해 단일 성능치가 아닌 메트릭 데이터 셋에 대한 이상탐지 기능을 구현하기 위한 연구를 진행했고 그 결과에 대해 기술하고자 합니다. 이상탐지와 머신러닝 머신러닝으로 이상탐지를 구현하는 학습법은 ▲지도학습 ▲비지도학습 ▲반지도학습으로 구분할 수 있습니다. 지도학습 기반으로 머신러닝을 구현하기 위해서는 기존에 수집된 데이터 중 정상적인 데이터 셋과 이상한 것으로 판별된 데이터 셋을 적절히 섞어서 학습데이터 셋을 만들어야 합니다. 그러나 실제 수집되는 데이터에서 이상 사례로 판별된 학습 데이터를 확보화는 것은 상당히 어렵습니다. 소량의 정답데이터를 이용해서 비슷한 것을 찾아 내거나 학습데이터를 확장시키는 반지도학습을 고려할 수도 있지만, 이 경우도 고객사에 제품을 납품한 이후 일정 시간동안 이상사례에 대한 학습 데이터를 수집해야 하고, 좋은 모델을 만드는데 시간이 너무 오래 소요됩니다. 따라서, 고객사에 제품 납품 후 머신러닝을 빠르게 적용할 수 있도록 비지도학습을 통해 이상탐지를 구현할 수 있는 방법을 중점적으로 고려하게 됐습니다. 비지도학습 이상탐지 ITIM 제품인 Zenius EMS가 수집하는 메트릭 데이터는 대부분 정상 데이터이므로 수집된 데이터 중 일부 비정상 데이터(감시설정에 의해 이벤트가 발생된 데이터)를 자동으로 제거해서 비지도학습을 수행했습니다. 학습에 사용되는 데이터는 모두 정상 데이터이므로 PCA(Principal Component Analysis)를 이용해 차원을 축소하고 복원하는 과정을 통해 비정상 데이터를 검출할 수도 있으나 이번 연구에서는 Neural Network의 Autoencoder 기반의 머신러닝 기법을 사용했습니다. Autoencoder는 입력을 Latent Variable로 압축하는 Encoding과, 이를 다시 원본에 가깝게 복원해내는 Decoding 과정으로 진행되며 이를 통해 데이터의 중요한 정보들만 압축적으로 학습할 수 있습니다. <그림 설명: Autoencoder 개요> 위 그림은 Autoencoder의 기본적인 원리를 나타내고 있습니다. 정상 데이터셋을 통해 학습된 Autoencoder에 정상 샘플을 입력하게 되면 Decoder를 통해 나온 출력이 정상 샘플과 유사하게 잘 복원되지만 비정상적인 샘플을 입력하게 되면, 입력과 출력 값의 차이가 도드라지게 발생하게 되므로 비정상 샘플을 검출할 수 있습니다. 다만, Autoencoder의 Code Size(Latent Variable의 Dimension) 같은 Hyper-Parameter에 따라 전반적인 복원 성능이 좌우되기 때문에 판정 정확도가 지도학습에 비해 다소 불안정하다는 단점이 존재합니다. 또, Autoencoder의 입력과 출력의 차이를 어떻게 정의할 것인지, 어떤 Loss Function을 사용해서 Autoencoder를 학습시킬지 등 여러가지 요인에 따라 성능이 크게 달라질 수 있습니다. 이를 보완하기 위해 ICLE 2018 Conference에서 발표된 Deep Autoencoding Gaussian Mixture Model for Unsupervised Anomaly Detection을 이용했습니다. (https://iclr.cc/Conferences/2018/Schedule?showEvent=126) DAGMM DAGMM은 축소된 차원과 복원 오차에 대한 특성을 유지하여 입력 값의 중요 정보를 저차원상에서도 보존합니다. DAGMM에서는 차원 축소를 위한 Compression Network에 Autoencoder를 사용해 저차원상의 자료와 축소된 저차원상에서 original data 공간으로의 복원 에러에 대한 특성 정보를 계산할 수 있습니다. DAGMM은 학습된 저차원 공간에서 GMM(Gaussian Mixture Model)을 활용해 복잡한 구조를 가진 입력 자료에 대한 밀도 함수 추정을 수행합니다. 차원 축소와 밀도 함수 추정을 동시에 최적화하기 위해, DAGMM은 저차원 입력을 계산한 뒤, 혼합 밀도 함수를 추정하는 Estimation Network를 사용하고, 입력 자료를 저차원으로 축소시킨 뒤 에너지/가능도 평가 가능하게 해 GMM의 모수를 직접 추정합니다. <그림 설명: DAGMM 개요> DAGMM은 위 그림과 같이 두개의 주요 요소인 Compression Network와 Estimation Network로 구성돼 있습니다. Compression Network는 Deep Autoencoder를 사용해 입력 자료의 차원을 축소하고, Estimation Network는 차원이 축소된 자료를 입력 값으로 해, GMM의 가능도/에너지를 예측합니다. DAGMM에 대한 자세한 내용을 원하시는 경우, ICLR 2018 Conference 홈페이지의 논문 및 자료를 참조해 주십시오. DAGMM 기반 이상탐지 ITIM 제품인 Zenius EMS의 이상탐지를 위해 입력 데이터 셋은 메트릭 데이터로 구성합니다. 연관관계가 있다고 판단되는 메트릭 데이터 중 CPU Usage, Memory Usage, Disk Busy Rate, Network In bps 값을 4차원 데이터셋으로 구성한 후, DAGMM의 Compression Network를 통해 차원 축소를 진행하고 Estimation Network를 통해 가능도 및 에너지 예측을 진행했습니다. 입력 데이터셋은 실제 장비의 메트릭 데이터 중 최근 1000개의 데이터를 사용해 구성했으며, 모델의 정확성을 확인하기 위해 2개의 이상치 데이터를 혼합했습니다. 입력 데이터셋으로 사용된 4차원 데이터를 도식화하기 위해 3차원 Scatter 차트를 사용해서 데이터를 출력하면 아래와 같습니다. <그림 설명: 입력 데이터셋(1)> 위의 그림으로 CPU Usage, Memory Usage, Disk Busy Rate의 관계를 확인할 수 있으며, 이상치 데이터는 붉은 점으로 표시됐습니다. <그림 설명: 입력 데이터셋(2)> 위의 그림으로 CPU Usage, Memory Usage, Network Input bps의 관계를 확인할 수 있으며, 이상치 데이터는 역시 붉은 점으로 표시됐습니다. 입력 데이터셋에 대해 DAGMM epoch 횟수를 1000번으로 학습하여 모델을 생성할 경우 아래와 같은 Energy 밀도와 값을 얻을 수 있습니다. <그림 설명: DAGMM Energy 밀도(1)> <그림 설명: DAGMM Energy 밀도(2)> 생성될 모델에 대해 Energy 값의 99%를 초과할 경우를 이상치 데이터 셋으로 정의할 경우 아래와 같이 입력 데이터셋에서 이상치 데이터로 입력한 값들에 대해 정확하게 이상 징후를 탐지합니다. 이상과 같이 ITIM 제품인 Zenius EMS의 메트릭 데이터에 대한 이상 징후 탐지를 수행하는 방법에 대한 개괄적인 내용을 설명했으며, 이 모델은 당사의 Zenius EMS 시스템의 실시간 이상징후 탐지에 적용할 예정입니다. 2022.08.04
기술이야기 Java APM 기반 기술에 대한 간략한 설명 기술이야기 Java APM 기반 기술에 대한 간략한 설명 몇 년 전부터 미국 실리콘밸리에서 불어온 스타트업 광풍이 인플레이션과 경기 침체가 동시에 예상되는 최악의 전망 속에서 조금 사그러드는 모습입니다. 그러나 빠른 속도로 퍼지기 시작한 IT 관련 유행들은 아마 꽤 오랜 시간 우리들 근처에 남아 그 영향이 지속되지 않을까 예상해봅니다. 그 중 한 부분을 차지하는 것이 새로운 혹은 인기가 급상승한 Go, Python, R, Julia, Kotlin, Rust, Swift 등의 컴퓨터 언어들입니다. 이렇게 많은 언어들이 새로 등장해 번쩍번쩍하는 장점을 뽐내고 있는 와중에도, 아직 세상의 많은 부분, 특히 ‘엔터프라이즈 IT’라 불리는 영역에서 여전히 가장 많이 사용되는 것은 Java입니다. 절대적이지는 않지만 컴퓨터 언어의 인기 순위 차트인 TIOBE 인덱스에 따르면, 2022년 6월 현재도 Java의 인기는 Python, C의 뒤를 잇는 3위입니다. Java 역시 Java 9부터는 십 수년간 고수하던 백워드 컴패티빌리티 정책을 포기하고 여러가지 반짝거리는 장점을 받아들이면서 버전업을 계속해, 올해 9월에는 Java 19가 나올 예정입니다. 그러나 아직도 우리나라 ‘엔터프라이즈 IT’에서 가장 많이 쓰이는 버전, 그리고 작년까지는 세계에서 가장 많이 쓰이는 버전은 Java 8이었습니다. 이렇게 많은 Java 어플리케이션의 성능을 모니터링하고 관리할 수 있는 솔루션을 통상적으로 APM(Application Performance Management)이라고 합니다. 위에서 서술한 것처럼 다른 컴퓨터 언어들의 인기가 올라가고 사용되는 컴퓨터 언어가 다양해지면서 많은 APM 제품들이 Java외의 다른 컴퓨터 언어로 작성된 어플리케이션도 지원하는 경우가 늘어나고 있으나, 이 글에서는 APM을 Java 어플리케이션의 성능을 모니터링하고 관리할 수 있는 솔루션으로 한정하도록 하겠습니다. 어플리케이션의 성능을 보다 깊이 모니터링하는데 필수적인 것이 Trace[i]입니다. Trace는 어플리케이션이 실행되는 과정에 중요하다고 생각되는 부분에서 중요하다고 생각되는 어플리케이션의 상태를 기록으로 남긴 것입니다. 전통적인 어플리케이션에서는 실행 Thread를 따라가면서 순차적인 Trace가 남게 되고 유행에 맞는 MSA(Micro-Service Architecture) 어플리케이션에서는 서로 연관됐지만 직선적이지는 않은 형태의 Trace가 남게 됩니다. 이러한 Trace를 수집하고 추적하고 분석하는 것이 APM의 주요 기능 중 하나입니다. 그런데, 여기서 문제가 하나 생깁니다. Trace는 누가 남길 것인가 하는 문제입니다. 개발 리소스가 충분하고 여유가 있는 경우, 개발시 성능에 대한 부분에 신경을 써서 개발자들이 Trace를 남기며 이를 분석하고 최적화하는 것이 정례화, 프로세스화 돼있겠지만, 많은 경우 개발 리소스를 보다 중요한 목표 달성을 위해 투입하는 것도 모자랄 지경인 것이 현실입니다. 아무리 분석 툴인 APM이 좋아도, 분석할 거리가 되는 Trace가 없으면 무용지물이 돼 버립니다. 그래서 APM에는 미리 정해진 중요한 시점에 어플리케이션에서 아무 것도 하지 않더라도 자동으로 Trace를 남기도록 하는 기능이 필수적으로 필요합니다. Java 어플리케이션의 경우 이러한 기능은 Java Bytecode Instrumentation이라고 하는 기반 기술을 사용해 구현됩니다. 서론이 매우 길어졌지만, 이 글에서는 Java Bytecode Instrumentation에 대해 조금 상세히 살펴보도록 하겠습니다. Java Bytecode Instrumentation을 명확히 이해하려면, 먼저 Java가 아니라 C, C++, Rust등의 언어들로 작성된 프로그램이 어떤 과정을 거쳐서 실행되는가, 그리고 Java 프로그램은 어떤 과정을 거쳐서 실행되는가를 살펴보는 것이 도움이 됩니다. Java가 세상에 나오기 이전에는 ‘컴퓨터 학원’이나 고등학교 ‘기술’ 과목, 그리고 대학의 ‘컴퓨터 개론’ 등에 반드시 이런 내용이 포함돼 있었지만 요즘은 그렇지도 않은 것 같습니다. 컴퓨터에서 프로그램을 실행시키는 것은 CPU, 즉 Central Processing Unit입니다. 지금 이 글을 작성하고 있는 컴퓨터의 CPU는 Intel(R) Core(TM) i7-6700 CPU @ 3.40GHz입니다. CPU는 메모리의 프로그램이 있는 영역을 읽어 들여, 미리 정해진 값에 따라 정해진 동작을 수행하게 됩니다. 이때 어떤 값이 어떤 동작을 수행하는지 규정해 놓은 것을 Machine Language라고 합니다. Machine Language는 100% 숫자의 나열이므로 이를 좀더 사람이 읽기 쉬운 형태로 1:1 매핑 시킨 것이 Assembly Language입니다. (그렇다고 읽기가 많이 쉬워지지는 않습니다.) 이 글에서는 이 두 단어를 구분없이 혼동해 사용합니다. C, C++, 그리고 나온 지 벌써 10년이나 된 Go, 요즘 인기가 계속 상승하고 있는 Rust 등의 언어로 작성된 프로그램은, 이들 언어로 작성된 소스 코드를 Machine Language로 미리 변환해서[ii] 실행 파일을 만들고 이를 실행하게 됩니다. 이 변환을 수행하는 것을 Compile한다라고 하고 이 변환을 수행하는 프로그램을 Compiler라고 부릅니다. 한편, 소스 코드를 완전히 Machine Language로 변환시킨 실행 파일을 실행하는 것이 아니라 Interpreter라 불리우는 프로그램이 소스 코드를 읽으면서 그 의미에 맞게 동작을 수행시키는 언어들도 있습니다. ‘스크립트 언어’라 불리는 bash, Perl, PHP, Ruby, Python 등이 이에 해당되면, 요즘은 잘 쓰이지 않지만 그 옛날 Bill Gates가 직접 Interpreter를 만들기도 했던 BASIC 등이 이에 해당합니다. 본론으로 돌아가보겠습니다. 그렇다면, Java 프로그램은 어떤 방식으로 실행이 되는가? 기본적으로는 Interpreter 방식이라고 생각해도 이 글의 주제인 Java Bytecode Instrumentation을 이해하는 데는 무리가 없습니다.[iii] 여기에 더해 Java의 실행 방식에는 몇 가지 큰 특징이 있습니다. 첫째로, Java는 소스 파일을 직접 읽어 들이면서 실행하는 것이 아니라 소스 파일을 미리 변환시킨 Java Class File을 읽어 들이면서 실행합니다. 하나의 Java Class File에는 하나의 Java Class 내용이 모두 포함됩니다. 즉, Class의 이름, public/private/internal 여부, 부모 클래스, implement하는 interface 등의 Class에 대한 정보, Class의 각 필드들의 정보, Class의 각 메서드[iv]들의 정보, Class에서 참조하는 심볼과 상수들, 그리고 이 글에서 가장 중요한 Java로 작성된 각 메서드의 내용을 Java Bytecode 혹은 JVM Bytecode라고 하는 중간 형태의 수열로 변환시킨 결과 등이 Java Class File에 들어가게 됩니다. 이 Java Bytecode는 실제 실행 환경인 CPU 및 Machine 아키텍처에 무관합니다. 똑같은 Java 소스 코드를 Windows에서 Compile해 Java Class File로 만들건, Linux에서 Compile해 Java Class File로 만들건 그 내용은 100% 동일하게 되고 이 점은 C, C++, Rust 등 Compiler 방식의 언어와 큰 차이점입니다. Java의 가장 큰 마케팅 캐치프레이즈 “Write Once, Run Anywhere”는 이를 표현한 것입니다. 둘째, Java Bytecode는 일반적인 CPU의 Machine Language와 많은 유사점을 지닙니다.[v] 어찌 보면 Java Bytecode는 실제 존재하지는 않지만 동작하는 가상의 CPU의 Machine Language라고 볼 수 있는 것입니다. 이러한 이유에서 Java Class File을 읽어 들여 실행시키는 프로그램을 JVM이라고 (Java Virtual Machine) 부릅니다. Java 소스 파일을 Java Class File로 변환시키는 프로그램을 Java Compiler라고 부르며, 가장 많이 쓰는 Java Compiler는 JDK(Java Development Kit)에 포함된 javac라고 하는 프로그램입니다.[vi] JVM은 JDK에 포함된 java라고 하는 프로그램을 가장 많이 씁니다. 한편 사용 빈도는 그렇게 높지 않지만, Java Class File을 사람이 알아볼 수 있는 형태로 변환해서 그 내용을 보고 싶은 경우도 있습니다. 이런 일을 하는 프로그램을 Java Bytecode Disassembler[vii]라고 부르며, JDK에는 Java Bytecode Disassembler인 javap가 포함돼 있습니다. 혹은, Eclipse나 Intellij IDEA 같은 IDE에서 Java Class File을 로드하면 사람이 알아볼 수 있는 형태로 변환해 보여줍니다. Java Bytecode의 실제 예를 한번 살펴보도록 하겠습니다. 설명을 간단히 하기 위해, 클래스나 메서드 선언 등은 다 제외하고, 오직 메서드의 내용에만 집중하면,  System.out.println(“Hello, World.”); 라는 Java 프로그램은 다음과 같은 Java Bytecode로 변환됩니다. (전통적으로 16진수로 표시합니다.)  b2 00 0b 12 09 b6 00 0f b1 이를 javap를 사용해, 혹은 JVM Reference[viii]를 보고 좀더 사람이 보기 쉬운 형태로 표현하면 다음과 같습니다.  0: getstatic #11 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;  3: ldc #9 // String Hello World  5: invokevirtual #15 // Method java/io/PrintStream.println: (Ljava/lang/String;)V  8: return JVM Reference의 Chapter 7을 참고하면, Java Bytecode를 javap의 결과에 어떻게 대응되는지를 알 수 있습니다. javap의 결과를 조금 더 살펴봅시다. 먼저 콜론 앞의 숫자는 인스트럭션의 offset으로서 Bytecode 시퀀스의 0번째, 3번째, 5번째, 8번째를 의미합니다. 0번째의 getstatic은 그 다음 숫자에 해당하는 필드를 스택의 맨 위에 저장하도록 합니다. 3번째의 ldc는 “Hello, World”라는 상수값을 스택의 맨 위에 저장하도록 합니다. 5번째의 invokevirtual은 println 메서드를 호출하고, 8번째의 return은 메서드에서 리턴해 호출한 곳으로 실행을 넘깁니다. Java 프로그램은 (정확히는 Java 소스 코드로 작성된 프로그램을 Compile한 결과) 통상적으로 많은 수의 Java Class File로 이뤄집니다. JVM은 이러한 Java Class File을 한꺼번에 읽어 들이는 것이 아니라 실행을 하다가 필요한 순간이 되면 그 때 읽어 들입니다. JVM은 이 로딩 과정에 사용자가 개입할 여지를 남겨 뒀는데, 이것이 Java Bytecode Instrumentation입니다. 이에 대한 개요는 https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/instrument/package-summary.html에 설명돼 있습니다. 요약해서 설명하면 다음과 같습니다. (1)사용자는 미리 정해진 규약대로 Java Agent라는 프로그램을 작성하고 이를 JVM 실행시에 옵션으로 명기합니다. (2)JVM은 Java Class File을 읽어 들여서 JVM이 처리하기 좋은 형태로 저장하기 전에, 그 파일 내용을 Java Agent의 ClassFileTransformer 클래스의 transform 메서드[ix]에 전달합니다. (3)JVM은 Java Class File의 원래 내용이 아니라 (2)의 메서드가 반환하는 결과를 저장하고 실행합니다. 이 과정을 Java Bytecode Instrumentation이라고 합니다. 사용자는 Java Bytecode Instrumentation을 구현해, 즉 Java Agent를 잘 작성헤 무엇이든 원하는 바를 달성할 수 있는 것입니다![x] 이러한 Java Bytecode Instrumentation은 APM, 그리고 Aspect-Oriented Programming의 기반 기술이 됩니다. 우리나라에서 Java로 프로그래밍을 한다고 하면 누구나 다 알고 있을 것 같은 Spring Core의 핵심 요소 중의 하나가 Aspect-Oriented Programming입니다. 예를 들어 Spring에서 @Transaction 이라고 annotation된 메서드가 있으면, Spring은 그 메서드의 맨 처음에 transaction을 시작하는 코드, 정상적으로 return하기 직전에는 transaction을 commit하는 코드, 그리고 익셉션에 의해 메서드를 빠져 나가기 직전에는 transaction을 rollback하는 코드를 삽입해 주게 되는데 이를 Java Bytecode Instrumentation을 이용해 구현하는 것입니다. 그럼, Java Agent에 거의 무조건적으로 필요한 기능은 무엇일까요? Java Agent는 Java Class File 내용을 그대로 전달받기 때문에 이를 해석할 수 있어야 무언가를 할 수 있습니다. 불행히도, java 스탠다드 라이브러리에는 Java Bytecode를 직접 다루는 기능은 없습니다.[xi] 그래서 de facto standard로 사용되는 것이 asm이라는 라이브러리입니다. 이 라이브러리는 수많은 java 라이브러리와 어플리케이션에 포함돼 있습니다. 그러나 asm이 훌륭한 라이브러리이긴 하지만, 이를 직접 사용하려면 각 상황에 맞게 코드를 삽입하는 프로그램을 작성해서 사용해야 하므로 자유도가 떨어집니다. 그래서 Zenius APM에서는 asm을 사용하되 삽입될 코드를 설정 파일에서 지정할 수 있는 suji(Simple Universal Java Instrumentor)[xii]라고 이름 붙인 라이브러리를 직접 만들어 사용하고 있습니다. suji를 사용하면 yaml 형식의 설정 파일에서, 어떤 클래스의 어떤 메서드의 어느 부분에 삽입할 것인지에 대한 조건과 삽입될 코드를 yaml의 list 형태로 지정하는 것만으로 (이는 Lisp와 비슷한 방식으로, 이렇게 하면 파싱 과정을 생략하면서 쉽게 코드를 넣을 수 있습니다.) Java Bytecode Instrumentation을 손쉽게 처리할 수 있습니다. 예를 들어, Zenius APM에서 JDBC getConnection을 처리하기 위해서 다음과 같은 부분이 설정 파일에 포함돼 있습니다. JDBC.DataSource.getConnection: IsEnabled: true ClassChecker: [ HasInterface, javax/sql/DataSource ] MethodName: getConnection IsStatic: false IsPublic: true IsDeclared: false ReturnType: Ljava/sql/Connection; Locals: [ Ljava/lang/Object;, Ljava/lang/Object; ] AtEntry: - [ INVOKE, dataSourceGetConnection, l1, [] ] AtExit: - [ INVOKE, poolGetConnectionEnd, l2, [ l1, ^r, true ] ] - [ LOAD, l2 ] - [ CAST, Ljava/sql/Connection; ] - [ STORE, ^r ] AtExceptionExit: - [ INVOKE, endByException, null, [ l1, ^e ] ] 간략하게 설명하면, Class가 만약 javax.sql.DataSource를 implement하고 메서드가 스태틱이 아니고 public이면서 java.sql.Connection을 리턴하는 getConnection이라는 이름을 가진 경우에 메서드 시작 시, 리턴 시, 그리고 익셉션에 의해 메서드를 나갈 때 위의 예제에 규정된 코드를 삽입하라는 의미입니다. 이상으로 Java Bytecode Instrumentation에 대한 간략한 설명을 마칩니다. 다음에는 실제로 APM이 중점적으로 추적하고 분석하는 것은 어떤 것들인가에 대해 설명하겠습니다. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [i] Sridharan, Distributed Systems Observability, O’Reilly, 2018의 Chapter 4. The Three Pillars of Observability 참조. 번역본은 없는 듯합니다. [ii] 이 외에 여러가지 과정을 거치지만 이 글의 목적과는 무관하므로 과감하게, 자세한 설명은 생략합니다. [iii] 실제로는 Java 프로그램이 100% 이렇게 interpret되어 실행되는 것은 아닙니다. 특정 메쏘드 혹은 메쏘드의 일부분이 자주 실행돼 interpret하는 것보다 미리 컴퓨터(=CPU)가 바로 실행할 수 있는 형태(=Machine Language)로 변환(=compile)해 놓는 것이 더 낫다고 JVM이 판단하는 경우, 미리 이런 변환 과정을 한번 거쳐 그 결과를 기억해 놓고, 그 기억된 결과를 컴퓨터(=CPU)가 바로 실행합니다. 이렇게 변환하는 과정을 Just-In-Time Compile 혹은 JIT라고 합니다. 또 이 때문에 JVM을 단순한 interpreter로 부를 수는 없는 것입니다. [iv] 국립국어원은 메서드가 맞는 표기라고 합니다. [v] 물론 많은 차이점도 지닙니다. (1) JVM은 register가 존재하지 않고 오로지 stack에만 의존한다. (2) JVM은 Class, Method의 개념을 포함하고 있지만 일반적인 범용 CPU에는 그런 상위 개념은 없습니다. [vi] 보통 IDE를 써서 개발을 하기 때문에, javac를 직접 사용하거나 Java Class File을 직접 다룰 일은 잘 없고, jar 파일이 이 글을 읽는 여러분에게 훨씬 더 익숙할 지도 모릅니다. Jar 파일은 그냥 zip으로 압축된 파일이니 그 압축을 한번 풀어 보길 바란다. 확장자가 class인 수많은 파일을 찾을 수 있을 것입니다. [vii] Assembly는 Assemble의 명사형이며, Assemble의 반대말은 Disassemble입니다. [viii] JVM에 대한 모든 것은 The Java Virtual Machine Specification에 나와 있습니다. 이 중 'Chapter 6. The Java Virtual Machine Instruction Set'를 참고하면 각각의 instruction에 대해 상세히 알 수 있습니다. [ix] https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/instrument/ClassFileTransformer.html#transform-java.lang.ClassLoader-java.lang.String-java.lang.Class-java.security.ProtectionDomain-byte:A- [x] 쉽다고는 하지 않았습니다. 또 몇가지 제약 사항은 있습니다. [xi] 참고로 최근에는 asm을 대체할 수 있는 기능을 스탠다드 라이브러리에 넣을 계획이 진행되고 있습니다. https://openjdk.org/jeps/8280389 [xii] 명명이 아이돌 그룹 출신 모 여배우와 관계가 아주 없지는 않음을 조심스럽게 밝혀 둡니다. 2022.08.04
기술이야기 [ZNG 개발기] #1. ZNG와 Vue.js 기술이야기 [ZNG 개발기] #1. ZNG와 Vue.js 안녕하세요. 브레인즈컴퍼니 개발 3그룹에서 ZNG의 프론트엔드를 개발하고 있는 1년차 신입 개발자 김현수입니다. ZNG란 Zenius New Generation의 약자로, 브레인즈컴퍼니의 핵심 서비스인 제니우스의 차세대 버전을 말합니다. ZNG는 데이터베이스를 제외한 프론트엔드와 백엔드는 완전히 제로베이스에서 시작하는 장기 프로젝트이기에, 프로젝트를 진행하는 과정에서 새롭게 배운 것, 개발자로서 성장, 팀 개발 경험 등을 기록하고자 ZNG 개발기를 작성하게 됐습니다. ZNG 개발기는 달마다 개발과정에서 있었던 이슈들, 경험, 공부한 내용 등을 기술적인 내용과 함께 작성할 예정입니다. 다 함께! <사진 설명: 펭수, "렛츠고!"> 1. ZNG가 무엇인가요? ZNG는 기존 제니우스에서 발생하는 불편함을 해소하고자 탄생한 프로젝트입니다. 기존 제니우스에는 어떤 불편함이 있었고, 이를 해소하고자 ZNG는 어떤 컨셉을 목표로 개발할 것인가에 대해 알아보겠습니다. 같은 부서 선배 동료들을 쫄래쫄래 따라다니며 물어보고 배워가며 정리한 내용을 바탕으로 작성하는 글입니다. 혹시라도 틀린 부분이 있다면 알려주시면 감사하겠습니다! <사진 설명: 자환님은 아니라고 하셨다...> 제니우스는 B2B 솔루션 서비스 상품으로 사용자의 요구사항에 맞게 유연한 변경이 가능해야 합니다. 새로운 컴포넌트를 추가 한다거나, 여러 기능을 합치는 등 다양한 요구사항에 대응해야 합니다. 당연히도 현재 제니우스는 사용자의 요구사항에 맞춰 조금씩 커스텀해 서비스되고 있습니다. 그러나 효율적이지 못한 상황이 생기기도 합니다. 대체로 같은 내용의 코드를 반복해서 작성하는 상황이 그러합니다. 같은 형태를 가진 컴포넌트여도 출력하고자 하는 데이터의 종류가 다르다면 컴포넌트를 통째로 다시 만들어야 했습니다. 반복적인 작업은 개발자에게 피로감을 주게 되고 단순히 피로감을 넘어, 개발자에게 목표 의식을 저하시킬 우려가 있습니다. <사진 설명: 다양한 종류의 컴포넌트가 있다. 사용자마다 원하는 컴포넌트, 데이터가 다를 수 있다.> 이런 불편함을 해소하는 방법으로, ZNG는 코드의 재사용성을 높이기 위해 노력합니다. 각 기능끼리의 의존도는 낮추고, 독립성을 높여서 반복적인 작업을 최소화합니다. 같은 형태를 가진 컴포넌트에 대해서 데이터만 다르다면 데이터만 바꿔주면 됩니다. 사용자마다 다른 종류의 데이터를 출력하기를 원할 경우 더 빠르고 효율적인 대처가 가능합니다. 이러한 컨셉과 Vue.js의 Component를 관리하는 방법이 일치해 ZNG는 Vue.js로 개발하게 됐습니다. 2. ZNG와 Vue.js Vue.js에는 여러가지 특징이 있습니다. 그 중에서도 Vue Component에 대해서 자세히 알아보겠습니다. Vue Component Vue Component란 화면을 구성하는 하나의 블록입니다. Component는 하나의 전체 화면일수도 있고 전체 화면 중 일부분을 차지하는 또 하나의 작은 화면일수도 있습니다. 따라서 화면을 구현할 때 화면 전체를 한 번에 구현하지 않고, 부분적으로 구현해 관리하는 것이 가능합니다. Component를 활용하면 화면을 구조화해 직관적으로 개발할 수 있으며 코드의 재사용성이 올라갑니다. <사진 설명: 화면의 영역을 블록으로 쪼개 재활용 가능항 형태로 관리하는 것이 Vue Component> ZNG 기능 중 모니터링은 추출한 데이터를 그래프, 표 등을 통해 다양한 형태의 컴포넌트로 보여줍니다. 각각의 컴포넌트는 서로 다른 모양을 통해, 서로 다른 데이터를 보여줍니다. 반대로 말하면 하나의 컴포넌트에 대해서 모양, 데이터만 다르게 준다면 여러 종류의 컴포넌트를 만들 수 있습니다. 다음은 ZNG 코드 일부입니다. PCContainer는 컴포넌트를 감싸는 블록입니다. component 태그 안에 있는 ‘is’옵션에 ‘컴포넌트의 이름’을 넣어 그리고자 하는 컴포넌트를 선택할 수 있습니다. PCLineChart는 그래프를 그리는 컴포넌트입니다. highchartsOptions에 어떤 데이터를 넣느냐에 따라 원하는 그래프를 그릴 수 있습니다. <사진 설명: PCContainer> 하나의 PCContainer로 여러 모양의 컴포넌트를 그리고, 하나의 컴포넌트(PCLineChart)로 다양한 데이터를 표현할 수 있습니다. 컴포넌트를 만들기 위해 새로운 코드를 작성하지 않고, Vue Component를 통해 코드를 재사용함으로써 효율적이고 직관적인 코드를 개발할 수 있습니다. 부모와 자식 컴포넌트 관계 각 Vue Component는 데이터를 주고받을 때 부모-자식 관계를 갖는 것이 일반적입니다. <사진 설명: 부모-자식 컴포넌트> 부모는 자식에게 데이터를 전달할 수 있어야 하며, 자식은 부모에게 일어난 일을 알려야 합니다. 부모는 props를 통해 자식에게 데이터를 전달하며, 자식은 emit로 이벤트를 호출해 부모에게 데이터를 알립니다. 부모 컴포넌트와 자식 컴포넌트는 분명히 구분된 컴포넌트지만 props와 emit을 통해 의사소통이 가능합니다. ZNG는 최상단 레이아웃에서 서버로부터 데이터를 받아와 props를 통해 각 컴포넌트로 데이터를 보내줍니다. 하위 컴포넌트에서 발생한 이벤트를 통해 다시 상위 컴포넌트로 데이터를 전달해 데이터를 관리합니다. 다음은 ZNG 코드 중 일부입니다. 자식 컴포넌트는 props를 통해 부모 컴포넌트로부터 데이터를 받고, emit을 통해 부모 컴포넌트로 이벤트를 통해 알립니다. props와 emit을 통해 컴포넌트 간 의사소통을 수행하지만, 각 컴포넌트마다 코드를 분리하기 때문에 관리가 편하고 쉽게 재사용할 수 있습니다. 3. 마치며 ZNG의 개발 방향성과 이와 관련해 Vue.js의 Component 특징을 정리해봤습니다. Vue Component는 이전부터 알고 있던 개념이지만 직접 개발한 코드와 비교해보니 머릿속에 명확하게 정리되는 느낌이었습니다. 특히 코드를 다시 보면서 개념을 리마인드하는 과정이 좋았습니다. ZNG 개발기는 이제 시작입니다! 앞으로도 계속될 ZNG 개발기에 많은 관심 부탁드리며 ZNG 프로젝트를 성공적으로 수행할 때까지 응원해주세요! <사진 설명: 개발의 신이시여... 지켜봐 주세요!> [출처] https://kr.vuejs.org/ https://ko.wikipedia.org/wiki/Vue.js https://www.instagram.com/waterglasstoon/ 2022.08.03

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