Nginx(엔진엑스)는 높은 성능과 안정성 그리고 현재 가장 많이 사용되고 있는 웹 서버입니다. Apache(아파치) 같은 웹 서버와 비교하면 더 빠르고 가볍고, 대규모 애플리케이션 처리에 적합하다는 장점이 있습니다. Nginx를 이해하기 위해서는 다음 4가지 용어를 알아둘 필요가 있습니다.
클라이언트
클라이언트(Client)란 서비스를 이용하기 위해 네트워크를 통해 요청을 보내는 주체를 말합니다. 예를 들어, 인터넷에서 웹 페이지를 보기 위해 웹 브라우저를 실행하면 웹 브라우저가 클라이언트가 됩니다. 또한, 이메일을 보내기 위해 이메일 클라이언트를 실행하면 이메일 클라이언트가 됩니다. 웹 개발 영역에서 보통 클라이언트라 하면 크롬, 사파리, 익스플로러 등 웹 브라우저를 의미한다고 생각하면 됩니다.
2. 웹 서버
웹 서버는 클라이언트의 요청에 따라 HTML, CSS, JS, 이미지 파일과 같은 정적 파일을 응답하여 제공하는 소프트웨어를 말합니다. 웹 서버는 HTTP 프로토콜을 사용하여 클라이언트와 통신합니다. 대표적인 웹 서버로는 Nginx, Apache 등이 있습니다. 이 외에도 Microsoft IIS, Lighttpd 등 다양한 웹 서버가 존재합니다.
3. WAS (Web Application Server)
WAS는 클라이언트 요청에 대해 동적인 처리를 담당하는 영역입니다. 웹 서버와 달리 애플리케이션 로직을 실행할 수 있도록 구성되어 있습니다. 예를 들어 회원가입이나 로그인 등의 로직을 처리하는 영역이 WAS 입니다. 또한 데이터베이스 연동, 트랜잭션 관리, 보안, 로깅 등의 기능도 제공합니다. 이를 통해 웹 애플리케이션의 안정성과 성능을 향상시키며, 개발자들은 애플리케이션 개발에 집중할 수 있습니다. 대표적인 WAS로는 Tomcat, JBoss, WebLogic, WebSphere 등이 있습니다.
웹 서버와 WAS는 역할의 차이가 있지만 현업에서는 웹 서버로 퉁(?)으로 얘기하고 있습니다. 참고로 Node.js는 웹서버 또는 WAS로도 사용할 수 있습니다.
4. DB (데이터베이스)
DB는 조직이나 개인이 필요한 정보를 체계적으로 저장, 관리하고 검색할 수 있는 시스템입니다. DB는 일반적으로 다수의 사용자가 공유할 수 있으며, 대규모 데이터의 저장과 검색을 처리할 수 있습니다. 가장 많이 사용되는 DB 유형으로는 관계형(RDBMS), NoSQL 등이 있습니다.
관계형은 데이터를 테이블로 구성하고, 테이블 간의 관계를 정의하여 데이터를 저장하는 방식입니다. SQL과 같은 쿼리 언어를 사용하여 데이터를 검색, 추가, 수정, 삭제할 수 있습니다. 데이터베이스 관리 시스템(DBMS, Database Management System)은 이러한 쿼리 언어를 해석하고 실행하여 데이터를 처리합니다. PostgreSQL, MySQL, Microsoft SQL Server 등이 대표적인 관계형 데이터베이스입니다.
NoSQL은 "Not only SQL" 또는 "Non-Relational"의 줄임말로, 관계형 데이터베이스의 한계를 극복하기 위해 만들어진 데이터베이스입니다. NoSQL은 스키마 자유로운 구조로 데이터를 저장하며, 분산 처리 및 고성능 처리를 위해 설계되었습니다. NoSQL은 관계형과는 다르게 데이터를 테이블이 아닌 컬렉션(collection)이나 도큐먼트(document) 단위로 저장합니다. 컬렉션은 테이블과 유사한 개념이며, 도큐먼트는 일반적으로 JSON 또는 BSON 형식으로 저장되는 일정한 구조를 가진 문서입니다. 이러한 구조는 데이터를 유연하게 처리할 수 있으며, 확장성이 높습니다. MongoDB, Redis, Firebase 등이 대표적인 NoSQL 입니다.
보통 웹 서비스는 클라이언트 -> 웹 서버 -> WAS -> DB 순으로 요청이 되고 DB -> WAS -> 웹 서버 -> 클라이언트 순으로 응답이 됩니다.
그럼 웹 서버를 이용하는 이유는 무엇일까요?
1. WAS 부담을 줄여주기 위해 사용됩니다. WAS는 로그인, 회원가입, 개인정보 수정 등 동적 작업을 처리하는 것만으로도 작업량이 많습니다. 이에 HTML, CSS, JS, 이미지 등 정적인 파일을 클라이언트에게 전달하는 역할을 웹 서버에게 위임함으로써 WAS 작업 부담을 줄일 수 있습니다.
2. 보안 기능을 제공합니다. 웹 서버는 보안 기능을 제공하여 웹 페이지에 대한 접근을 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 웹 서버는 SSL/TLS 프로토콜을 사용하여 데이터를 암호화하고, 액세스 제어, 웹 방화벽 등의 보안 기능을 제공하여 웹 사이트를 보호할 수 있습니다.
3. 높은 성능을 제공합니다. 웹 서버는 대부분 비동기 처리 방식을 사용하여 높은 성능을 제공합니다. 예를 들어, Nginx, Apache 등의 웹 서버는 이벤트 기반, 멀티 프로세싱, 스레드 풀 등의 기술을 사용하여 수천 대의 클라이언트 요청을 동시에 처리할 수 있습니다.
그럼 여러 웹 서버들 중에서 Nginx를 사용하는 이유는 무엇일까요?
높은 성능과 적은 메모리 사용
Nginx는 비동기 I/O 처리 방식을 사용하여 높은 성능을 제공합니다. 이를 통해 대규모 웹 사이트에서도 빠른 응답 시간을 보장할 수 있습니다. 또한 Nginx는 적은 메모리 사용량으로도 높은 성능을 제공합니다. 이를 통해 서버 운용 비용을 절감할 수 있습니다.
2. 리버스 프록시(Reverse Proxy) 사용이 가능
프록시(Proxy)의 사전적 정의는 "대리"입니다. 인터넷 접속을 할 때 보안상의 문제로 직접 통신을 주고받을 수 없을 때 그 사이의 중계기로서 대리로 통신을 수행하는 기능을 프록시라고 말합니다. 이렇게 중계를 기능하는 것을 우리는 프록시 서버라고 부릅니다. 프록시는 크게 포워드 프록시, 리버스 프록시로 구분됩니다.
포워드 프록시는 클라이언트와 인터넷 그 사이에 있는 영역을 말합니다. 클라이언트가 어떠한 정보를 요청하면 포원드 프록시가 이를 대신 받아서 서버에게 전달을 합니다. 이후 서버의 응답 또한 포워드 프록시가 대신 받아 클라이언트에게 전달합니다.
포워드 프록시를 사용하면 클라이언트의 IP 주소가 웹 서버에 노출되지 않습니다. 따라서, 클라이언트의 위치나 신원을 식별하는 것이 어려워져 보안이 강화됩니다. 또한 접근 제어를 수행할 수 있습니다. 포워드 프록시를 사용하여 특정 IP 주소, 도메인 또는 URL에 대한 접근을 제한할 수 있습니다.
마지막으로 미디어 스트리밍을 지원할 수 있습니다. 미디어 파일은 일반적으로 큰 용량을 가지고 있기 때문에, 웹 서버에서 직접 전송하는 것은 효율적이지 않습니다. 포워드 프록시를 사용하여 미디어 파일을 캐시하고, 클라이언트에게 빠르게 제공할 수 있습니다.
리버스 프록시는 인터넷과 백엔드 그 사이에 있는 서버 영역을 말합니다. 예를 들어 WAS로 사용하고 있는 서버가 여러 대 있다고 가정을 해보겠습니다. 클라이언트가 https://example/blog1, https://example/blog2으로 접근을 했다면 blog1은 A 서버로 전달, blog2는 B 서버로 전달하여 요청에 해당하는 웹 서버로 길을 분배할 수 있습니다. 이것을 로드 밸런싱이라고 합니다.
그리고 캐싱 서버로도 이용이 가능합니다. 예를 들어 클라이언트가 이미지를 요청했을 때 처음에는 서버에서 가져오지만 이후에 동일한 요청이 있는 경우에는 캐시 서버에서 가져와 클라이언트게 전달해 줍니다. 이것으로 사이트의 접속 속도가 빨라지게 됩니다.
마지막으로 보안 효과도 있습니다. WAS가 데이터를 응답할 때는 기기의 명칭이나 주소 등 실제로는 민감이 정보들이 담겨져 있습니다. 이러한 정보들을 중간에서 숨겨줌으로써 보안을 높일 수가 있습니다.
3. SSL 지원
SSL (Secure Sockets Layer)은 웹 사이트와 사용자 간의 통신을 암호화하고 보안을 유지하는 데 사용되는 프로토콜입니다. SSL은 HTTPS (HTTP Secure)로 알려진 보안 HTTP 프로토콜의 기반 기술입니다.
HTTPS는 HTTP 프로토콜의 암호화된 버전입니다. SSL 프로토콜을 사용하여 웹 서버와 클라이언트 간에 보안 연결을 설정하고, SSL 인증서를 사용하여 서버의 신원을 인증합니다. 이를 통해 중간자 공격과 같은 보안 위협을 방지하고, 사용자의 개인 정보와 웹 사이트의 기밀 정보를 보호할 수 있습니다.
Nginx는 HTTPS 인증서를 제공해 줄 수 있습니다.
4. 데이터 압축
클라이언트가 보내는 요청이 Text일 경우에는 gzip을 사용하여 해당 데이터를 압축시킬 수 있습니다.
5. 비동기 처리
Nginx는 이벤트 루프 방식을 사용하여 높은 성능을 제공합니다. 이를 통해 동시에 여러 요청이 들어왔을 때도 많은 트래픽을 동시에 처리할 수 있어 빠른 응답 시간을 보장합니다.
그럼 실무에서 Nginx를 어떻게 사용해볼 수 있을까요?
AWS EC2에 Nginx를 설치한다고 가정해 보겠습니다. 일단 AWS 인스턴스에 접속합니다. 최초 인스턴스는 포맷이 되어있는 비어있는 컴퓨터 상태라고 생각합니다. 만약 해당 인스턴스에 Node.js를 적용할 예정이라면 NVM, Node.js, NPM을 미리 설치해 두는 것이 좋습니다. NVM은 여러 버전의 노드를 관리할 수 있는 매니저입니다.
설치 전 NVM 최신 버전을 확인한 다음 설치를 진행합니다.
NVM 설치가 완료되면 Node.js를 설치합니다. NVM과 마찬 가지로 버전을 확인 후에 설치를 진행합니다.
그럼 본격적으로 Nginx를 설치해 보겠습니다.
설치가 완료되면 최상위 디렉토리로 이동하여 Nginx를 실행시켜봅니다.
EC2 퍼블릭 IP 주소로 접속하여 다음 화면이 나타난다면 설치가 정상적으로 완료되었다는 것을 의미합니다.
마지막으로 Nginx Proxy Server를 설정해 보겠습니다. 먼저 /etc/nginx/sites-enabled 디렉토리로 이동합니다. 해당 디렉토리에서 Nginx 프록시 설정을 적용합니다.
HTTP는 80, HTTPS는 443 포트를 사용합니다. 사용자가 Nginx 서버로 요청을 합니다. HTTP는 80 포트를 사용하기 때문에 Nginx에서는 listen 80 포트 구성합니다. Nginx가 80번 포트로 접속을 하면 443 포트로 리다이렉트 시켜 여러분이 사용하는 WAS(ex. Node.js)에게 전달합니다. 즉, HTTP로 접속을 하면 HTTPS로 접속하는 효과를 갖게 됩니다.
클라이언트가 XXXXX.example.com 경로로 요청하면 현재 서버에서 실행되고 있는 http://127.0.0.1:8000 으로 클라이언트 요청을 대신 보내준다는 의미입니다. 그럼 사용자는 실제로 http://127.0.0.1:8000로 요청하지 않았지만 http://127.0.0.1:8000에 요청한 것과 동일한 효과가 발생합니다. 저장을 한 후 아래 명령어를 입력하여 정상적으로 설정이 진행되었는지 확인합니다.
마지막으로 Nginx를 재실행하면 모두 과정이 마무리 됩니다.
참고 (1) : Apache, Nginx를 비교하여 Nginx의 등장 배경을 소개한 영상
