[suffle] Chapter1. 서버란 무엇인가(소켓&멀티 프로세스)

docs/chapter1/Ch01. About Server (Socket & Multi-process).md

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+# 1. 서버란 무엇인가
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+- **정의**
+	- OS에 의해 동작하는 프로세스이며 클라이언트의 역할을 하는 프로세스와 ==소켓==을 통해 **IPC**를 수행하는 것이다. 
+- **보일러 플레이팅**
+	- [[OS] 시스템 콜, System Call](https://velog.io/@nnnyeong/OS-%EC%8B%9C%EC%8A%A4%ED%85%9C-%EC%BD%9C-System-Call)
+	- [[운영체제] 프로세스와 스레드](https://velog.io/@aeong98/%EC%9A%B4%EC%98%81%EC%B2%B4%EC%A0%9COS-%ED%94%84%EB%A1%9C%EC%84%B8%EC%8A%A4%EC%99%80-%EC%8A%A4%EB%A0%88%EB%93%9C)
+	- [OSI 7계층과 TCP/IP 4계층 모델 :: 성실함 (tistory.com)](https://ariz1623.tistory.com/327)
+	- [TCP 와 UDP 차이를 자세히 알아보자 (velog.io)](https://velog.io/@hidaehyunlee/TCP-%EC%99%80-UDP-%EC%9D%98-%EC%B0%A8%EC%9D%B4)
+- **네트워크 통신**
+	- 컴퓨터가 직접 네트워크에서 통신을 하는 것이 아니고, 컴퓨터에서 동작하는 프로세스가 또 다른 컴퓨터의 프로세스와 통신을 하는 것이다. 
+		- ex) 인터넷을 사용할 때 웹 브라우저(하나의 프로세스)가 웹 서버(다른 컴퓨터에서 실행되는 프로세스)와 통신하여 웹 페이지를 불러온다. 
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+# 2. Ip주소와 데이터 송수신
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+### OSI 7계층과 TCP/IP 계층
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+- OSI 7게층
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+- TCP/IP 계층
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+### IP 주소와 포트 번호
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+컴퓨터가 네트워크 상에서 통신을 하기 위해서는 수많은 정보의 바다에서 자신이 누구인지 유일하게 ==**식별이 가능한 수단**==이 있어야 한다. 
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+- 전세계에 IP 오지게 많은데 부족하지 않음?
+	- 해결 방법 : NAT, 서브네팅, IPv6
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+IP 주소를 통해 컴퓨터를 식별 했다면, 해당 컴퓨터에서 어떤 프로세스에게 데이터를 보내야 하는지 알아야 되는데, 이 때 사용되는 식별 값이 포트 번호이다. 
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+>(서버 프로세스 B가 동작 중인 컴퓨터의 아이피 주소):(서버 프로세스가 부여받은 포트번호)
+>즉, [203.230.7.2:80]의 뜻은 [203.230.7.2의 아이피 주소를 가진 컴퓨터의 80번 포트의 프로세스] 를 말합니다.
+
+**포트 번호(좀 더)**
+- 네트워크 상에서 통신을 수행하는 **프로세스를 구분**하는데 사용된다.
+	- 여러 브라우저 탭을 열어 서로 다른 웹 사이트에 접속하는 경우, 각 탭은 내부적으로 다른 포트 번호를 사용하여 웹 서버의 프로세스와 독립적으로 통신할 수 있다. 
+- 표준화된 포트 번호는 특정 서비스를 위해 예약되어 있다. 예를 들어서 HTTP 통신은 포트 80을 사용하고 HTTPS는 포트 443을 사용한다. 
+- **표준화된 포트 번호?**
+	- 네트워크 상의 특정 서비스 유형에 대한 전세계적인 약속이다. 
+	- ex) 웹 서버 소프트웨어는 HTTP 통신을 위해 80번 포트를 사용하고, 이는 인터넷 상의 모든 웹 서버와 클라이언트 사이의 공통적인 이해이다. 
+- **송신 포트와 수신 포트**
+	- **송신 포트**
+		- 데이터를 보내는 측(클라이언트)에서 사용하는 포트 번호이다. 
+		- 동적으로 할당이 된다. (os에 의해서 자동으로 선택이된다.)
+	- **수신 포트**
+		- 서버에서 사용하는 포트 번호 이다. 서버가 클라이언트로부터의 요청을 받기 위해 listening 상태로 대기하고 있는 포트로, "목적지" 포트이다. 
+
+![[Pasted image 20240401211616.png]]
+<유튜브에 접속할 때>
+- **수신 포트(서버 측 포트, Destination Port):** HTTPS 통신을 위해 `443` 포트에서 리스닝 상태이다. 
+- **송신 포트(클라이언트 측 포트, Source Port) :** 크롬브라우저는 유트브 서버에 데이터를 요청할 때 임의의 포트 번호를 송신 포트로 사용할 수 있다. 이 포트는 서버로 데이터를 보내고 서버의 응답을 받기 위해 사용된다. 
+
+> 통신은 내 컴퓨터(송신포트 = 랜덤)로부터 웹 서버(수신 포트=443)로 진행된다. 
+> 그리고 웹 서버(수신 포트=443)로부터 내 컴퓨터(송신 포트=xxxx)로 서버의 응답이 전송된다. 
+
+TCP 헤더에 송신, 수신 포트 번호가 들어있다. 
+당연히 웹 페이지 창이 여러 개이면 송신 포트는 각 창마다 다르다. (프로세스 구분해야)
+
+>[!정리]
+>표준화된 포트 번호는 수신 포트 번호의 용도로 주로 사용되고 송신 포트 번호는 클라이언트 측에서 프로세스 구분을 위해 사용된다. 
+
+# 3. 소켓
+
+### 데이터 송신 할 때
+1. 서버 프로세스가 운영체제의 write 시스템 콜을 통해 소켓에 데이터를 보내게 되고
+2. TCP/UDP 계층과 IP 계층 그리고 대표적으로 Ethernet을 거쳐 흐름제어, 라우팅 등의 작업
+3. NIC(랜카드)를 통해 외부로 데이터를 보낸다. 
+### 데이터를 수신 할 때
+1. NIC 에서 데이터를 수신
+2. 인터럽트를 통해 Driver로 데이터를 옮긴다. 
+3. 네트워크 스택에서 데이터가 이동하며 소켓에 데이터가 담긴다.
+4. 최종적으로 수신 대상이 되는 프로세스에 데이터가 도달하게 된다. 
+
+종류
+- TCP (Stream 소켓)
+	- 신뢰성 있는 데이터 송수신
+	- 3-way handshake Process
+- UDP (datagram 소켓)
+	- 비연결 지향
+
+![[Pasted image 20240402195334.png]]
+- client가 보내는 SYN이 listen 상태인 서버의 소켓에 연결 요청을 보내는 것이다. (Connect())
+- 이후 과정은 accept 시스템 콜 이후 진행하여 최종적으로 Established 상태를 수립하고 본격적인 데이터 송/수신이 이루어진다. 
+	- 멀티 프로세스/멀티 쓰레드
+		- 서버(하나의 프로세스) : Backlog queue에 있는 클라이언트의 요청을 하나씩 받아서 처리해주면 너무 오래걸림(병목현상)
+		- **연결 요청을 받는 부분을 따로, 응답까지 해주는 부분을 따로** 
+
+
+
+![[Pasted image 20240402145438.png]]
+네프에서 많이 봤던 친구...!
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+##### 아무래도 서버가 많이 바쁘다
+- Client와 다르게 bind(), listen(), accept()를 한다. 
+
+### 파이썬으로 해보기
+
+```python
+import argparse
+import socket
+
+def server(interface, port):
+    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
+    sock.bind((interface, port))
+    sock.listen(1)
+    print("Server is running and listening at ", sock.getsockname())
+
+    while True:
+        client_sock , addr = sock.accept()
+        print("Accepted connection from", addr)
+        data = client_sock.recv(1024)
+        if not data:
+            break
+        print(">> Recived data " + data.decode())
+        response = "recieved well " + str(addr)
+        client_sock.sendall(response.encode())
+        client_sock.close()
+
+def client(hostname, port):
+    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
+    sock.connect((hostname, port))
+    print("Client connected to {}:{}".format(hostname, port))
+    msg = input("Enter a message to send to the server: ")
+    sock.send(msg.encode())
+    response = sock.recv(1024)
+    print("received:", response.decode())
+    sock.close
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    choices = {"client": client, "server": server}
+    parser = argparse.ArgumentParser(description="Send and receive TCP packets, ensuring data reliability and order")
+    parser.add_argument("role", choices=choices, help="which role to play")
+    parser.add_argument("host", help="interface the server listens at; host the client sends to")
+    parser.add_argument("-p", metavar="PORT", type=int, default=1060, help="TCP port (default 1060)")
+    args = parser.parse_args()
+    function = choices[args.role]
+    function(args.host, args.p)
+
+```
+
+**실행 화면**
+![[Pasted image 20240402204751.png]]
+
+함수 설명
+- accept( )
+	- 서버가 클라이언트의 연결 요청을 수락(accept)
+	- 반환 값
+		- 새로운 소켓 객체 : 서버와 특정 클라이언트 간의 통신에 사용된다. 기존의 리스닝 소켓은 여전히 다른 클라이언트로부터 요청을 수신 대기하는 데 사용된다. 
+		- 클라이언트 주소 정보 : 클라이언트 주소를 나타내는 튜플이며 일반적으로 (IP 주소, 포트 번호)의 형태를 가진다.