소프트웨어

1. 운영체제

• 운영체제(OS)는 하드웨어와 소프트웨어 간의 중재자
• 사용자와 컴퓨터 하드웨어 사이에서 자원(메모리, CPU, 저장장치 등)을 효율적으로 관리
• 프로그램이 실행되도록 자원하는 시스템 소프트웨어

1-1. 운영체제의 주요 역할

기능	설명
프로세스 관리	여러 프로그램(프로세스)들이 CPU를 효율적으로 사용하게 스케줄링
메모리 관리	각 프로그램이 사용할 메모리를 할당하고 해제
저장장치 관리	파일 시스템을 통해 데이터 저장 및 접근 제어
입출력(I/O)관리	키보드, 마우스, 디스크, 네트워크 등 장치와의 통신관리
사용자 인터페이스 제공	CLI OR GUI를 통해 사용자가 시스템과 상호작용
보안 및 권한 관리	사용자 인증, 권한 제어 등 시스템 보호

• 스케줄링(scheduling) : 다중 프로그래밍을 가능하게 하는 운영체제의 동작 기법

1-2. 운영체제의 구조

• 커널 > OS의 핵심. 하드웨어 자원 관리와 시스템 호출 처리 담당
• 시스템 호출 > 사용자 프로그램이 OS 기능을 요청하는 인터페이스
• 쉘 > 명령어 해석기(CLI OR GUI)
• 파일 시스템 > 데이터를 저장하고 조직하는 방식

1-3. 운영체제의 종류

분류기준	종류 및 설명
대상 장치	PC용 > Window, macOS, Linux 모바일 > Android, iOS 서버용 > Ubuntu Server, CentOS, Red Hat
사용자 수	단일 사용자 OS, 다중 사용자 OS
작업 처리 방식	단일 작업 OS, 다중 작업 OS
인터페이스	CLI 기반 > Linux 서버, Window CMD GUI 기반 : Windows, macOS

1-4. 대표 운영체제 비교

• Windows
• Linux
• macOS
• Android
• iOS

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2. 미들웨어

• 운영체제와 응용 프로그램 사이에서 동작
• 서로 다른 애플리케이션이나 시스템이 데이터를 주고받고 통신할 수 있도록 도와주는 소프트웨어 계층
• 서버와 클라이언트 사이의 "중간 다리 역할" 소프트웨어

2-1. 미들웨어의 핵심 역할

역할	설명
통신 지원	네트워크 상의 애플리케이션들이 데이터를 주고받을 수 있도록 도와줌
데이터 변환/중재	시스템간 형식이 다른 데이터를 변환하거나 정제
보안 관리	인증, 권한 부여, 암호화 기능 제공
트랜잭션 처리	여러 작업을 하나의 트랜잭션으로 묶어 처리, 일관성 유지
세션/상태 관리	클라이언트와 서버 간의 연결 상태 유지
로드밸런싱/장애 대응	시스템 부하 분산, 장애 발생시 우회 처리

• 트랜잭션
  • 하나의 작업 단위(Unit of Work)로 여러개의 작업이 묶여 모두 성공하거나 모두 실패해야만 하는 일련의 작업 집합
  • 여러 시스템(ex. DB, 애플리케이션, 외부 API등)을 연결하여 여러 작업을 하나의 트랜잭션으로 묶어 처리
  • ACID > 원자성(Atomicity) : 작업이 전부 완료되거나 전부 취소되어야함, 일관성(Consistency) : 트랜잭션 전후 데이터의 상태가 항상 일관됨, 격리성(Isolation) : 동시에 실행되는 트랜잭션끼리 간섭하지 않음, 지속성(Durability) : 트랜잭션 완료 후 그 결과는 영구적으로 저장
• 세션
  • 클라이언트 별로 서버에 저장되는 정보
  • 컴퓨터에 저장되던 쿠키와 다르게 서버에 저장됨
  • 서버가 종료되거나 유효기간이 지나면 사라짐
• 로드밸런싱(부하분산)
  • 네트워크 또는 서버에 가해지는 부하 트래픽을 분산시켜주는 기술
  • 애플리케이션을 지원하는 리소스 풀 전체에 네트워크 트래픽을 균등하게 배포하는 방법

2-2. 예제

• 1. 사용자가 웹 브라우저로 로그인 요청 ->
• 2. 웹 서버(Apache/Nginx)가 요청 수신 ->
• 3. 미들웨어가 이 요청을 해석하고, 인증 서버에 전달하고, DB에 접근해서 결과 처리 ->
• 4. 사용자에게 응답 반환

2-3. 미들웨어 종류

종류	예시	설명
웹 미들웨어	Apache, Nginx, IIS	웹 요청 처리, 정적 파일 서비스
애플리케이션 서버	Tomcat, WebLogic, JBoss	JSP/Servlet, java 애플리케이션 실행
메시지 미들웨어	Kafaka, RabbitMQ, ActiveMQ	비동기 메시지 전달 및 큐잉
DB 미들웨어	MyBatis, Hibernate	DB와 어플리케이션 간 데이터 매핑
트랜잭션 처리기	Tuxedo, CICS	여러 시스템간 일괄 처리 보장
API Gateway	Kong, Apigee	여러 API를 통합 관리하고 인증, 로깅 등 수행

• 메세지 큐
  • 분산된 환경에서 프로세스나 프로그램의 시스템간 데이터를 교환하기 위해 사용되는 통신 기법
  • 큐로 송신자(producer)와 수신자(consumer)간 비동기 통신 가능
• 비동기 통신 > 요청을 보내더라도 응답을 언제 받아도 상관이 없다는 뜻, 결과가 주어지는데 시간이 걸리더라도 다른 작업이 가능함
• 매핑
  • 서로 다른 데이터 소스나 포맷의 데이터를 변환하고 연결하는 프로세스
  • 서로 다른 구조의 데이터끼리 짝지어주는 작업, 한쪽 데이터를 다른쪽 구조에 맞게 변환하거나 연결해주는 방식
  • EX. A나라 주소 : 서울특별시 중구 다산로
    B나라 주소 : 우편번호 16575
    -> A나라의 주소 형식을 B형식으로 바꿔주는 작업 = 데이터 매핑

2-4. 미들웨어 VS 운영체제 VS 애플리케이션

종류	설명
운영체제(OS)	하드웨어를 제어하고 리소스 관리
미들웨어	OS와 애플리케이션 사이에서 연결 및 통신 지원
애플리케이션	실제 사용자 기능을 제공하는 프로그램(EX. 쇼핑몰, 메신저)

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3. 가상화(Virtualization) 및 컨테이너(Container)

• 가상화는 물리적인 컴퓨터 자원(CPU, 메모리, 스토리지, 네트워크)을 소프트웨어적으로 여러 개로 분할하여 가상의 컴퓨터(가상머신, vm)처럼 사용하는 기술
• 하나의 물리 서버에서 여러 대의 가상 서버처럼 사용이 가능함
  
  
  
  
• 컨테이너는 애플리케이션 실행에 필요한 코드, 라이브러리, 실행환경(런타임) 등을 하나로 묶어서 독립된 단위로 패키징하는 기술
• 운영체제를 따로 설치하지 않고, 호스트 OS의 커널을 공유 및 독립된 환경처럼 실행

3-1. 가상화 장점

항목	설명
자원 절약	물리 서버 하나로 여러 VM을 운영 가능함
독립성	VM간 영향이 없음(하나 죽어도 다른 VM은 정상적으로 운영 가능)
유연성	VM 생성/삭제, 복제, 스냅샷 등 간편함
보안성	서로 격리된 환경 제공

3-2. 컨테이너 장점

항목	설명
경량화	가상머신보다 가벼움(OS 불필요)
빠른 실행	수초 내에 컨테이너 실행이 가능함
이식성	어디서나 실행이 가능함(DEV -> PROD)
쉬운 유지보수	애플리케이션 단위로 버전 관리 및 롤백 가능
확장상 우수	쿠버네티스로 수십~수천개의 컨테이너 관리 가능

• DEV(서버 개발 환경) > 서버에서 테스트 해볼 수 있는 환경
• PROD(운영환경 : Production) : 실제 서비스를 위한 운영 환경

3-3. 가상화 vs 컨테이너 비교

항목	가상화(vm)	컨테이너
실행 단위	OS 단위	애플리케이션 단위
무게감	무거움(전체 OS 포함)	가벼움(OS 제외)
부팅 속도	수십초~수분	수초 이내
자원 효율	낮음	높음
보안 격리	강함(완전한 OS 격리)	상대적으로 약함(커널 공유)
대표 기술	VMware, Hyper-V, KVM	Docker, Kubernetes

• 하이퍼바이저 > 단일 물리적 머신에서 여러 가상 머신을 실행하는 데 사용할 수 있는 소프트웨어

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4. 모니터링 및 관리도구

• IT 인프라(서버, 네트워크, 애플리케이션 등)의 상태를 실시간으로 수집/분석하고, 이상징후를 탐지하거나 알림을 제공하는 도구
• 시스템의 상태를 확인이 가능하고, 자동 대응이 가능함

4-1. 중요한 이유

항목	이유
장애 조기 감지	CPU 과부하, 디스크 풀 등의 위험 상황 빠르게 감지
알림 기능	문제 발생시 이메일/슬랙/문자 등으로 알림 제공
트렌드 분석	장기간 데이터를 기반으로 성능 변화 OR 병목 지점 분석
운영 자동화	자동 재시작, 스케일링, 정책 적용 등 가능
보안 감시	비정상적인 접근이나 이상 트래픽 탐지 가능

4-2. 주요 기능

항목	이유
리소스 모니터링	CPU, 메모리, 디스크, 데트워크 사용량 등 확인
로그 수집/분석	애플리케이션 및 시스템 로그 수징, 필터링, 분석
알림(Notification)	특정 조건 이상 시 이메일, 슬랙 등 알림
시각화 대시보드	데이터를 시각적으로 확인 가능(그래프, 차트)
이벤트/장애 이력 관리	과거 장애 기록과 대응 로그 보관
자동화 스크립트 연동	이상 감지시 자동 조치 가능(재부팅 등)

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5. 펌웨어

• Firmware > 하드웨어를 제어하거나 동작시키기 위한 소프트웨어
• 하드웨어 내부의 비휘발성 메모리(플래시 메모리, ROM 등)
• 하드웨어가 동작하는 기본 프로그램

5-1. 예시

하드웨어	펌웨어 역할
스마트폰	부팅 초기화, 버튼/카메라 제어 등
공유기	네트워크 연결, 포트 제어, 관리자 설정
TV 리모컨	버튼 누름 -> 적위선 신호 전송 제어
프린터	문서 데이터 받아서 프린터 헤드/모터 제어
SSD/HDD	데이터 읽기/쓰기 방식 제어, 캐시 관리
BIOS/UEFI	PC 부팅 시 초기 하드웨어 제어 및 OS 로딩

5-2. 펌웨어 VS 소프트웨어 VS 하드웨어

구분	하드웨어	펌웨어	소프트웨어
정의	기계 장치	하드웨어를 제어하는 프로그램	운영체제나 앱 등
위치	회로, 부품	하드웨어 내부 메모리	디스크, 메모리
예시	CPU, 메모리, 센서	BIOS, SSD 제어, TV OS	Windows, Android, Excel
업데이트	불가	가능(업그레이드 필요)	쉽게 가능함

5-3. 펌웨어 특징

• 비휘발성 > 전원을 꺼도 유지되는 메모리에 저장됨
• 하드웨어 의존 > 특정 하드웨어에 맞게 설계
• 실시간 제어 > 센서, 모터 등 하드웨어 동작을 빠르게 제어
• 업데이트 가능 > 최신 기능 추가, 보안 패치 등을 통해 업데이트 제공
• 내장형 시스템 필수 > IOT, 가전제품, 자동차 등 거의 모든 장치에 포함