Session이란? JavaScript로 구현하는 Session
🌊 Session 이란?
반영구적이고 상호작용적인 정보 교환을 전제하는 둘 이상의 통신 장치나 컴퓨터와 사용자 간의 대화나
송수신 연결상태를 의미하는 보안적인 다이얼로그(dialogue) 및 시간대를 가리킨다.
따라서 세션은 연결상태를 유지하는 것보다 연결상태의 안정성을 더 중요시 하게 된다.
[출처] Wikipedia
쉽게 설명하자면 웹에선 Client가 사이트에 접속해 어느 위치에 있는지, 어떤 상호작용을 했는지 등 Client의 정보를 서버에 저장해 Stateful한 상태를 유지하는 개념이다.
세션을 쿠키와 굉장히 헷갈려 하는데, 일단 쿠키는 Client side에서 관리되고, 세션은 Server side에서 관리된다.
세션은 쿠키처럼 가시적인 부분에 있는 것이 아니라 이해하기 힘든데, 서버에 파일, 메모리, DB등 어디에든 저장되어 Client의 상태 관리를 하는 개념이다.
추상적인 개념이지만, 사용자가 사이트에 접속해 나가기 전 까지 서비스에 따라 사용자의 데이터를 서버에서 관리하는 것이다.
🤝 Session을 유지시키는 방법
프레임워크 내부 세션 라이브러리를 사용하는 방법이 제일 편하고, 사용하기 쉽지만, 이번엔 다른 방법으로 세션을 구현해 보려 한다.
💾 세션을 구현하기 위한 다양한 방법
위와 같은 게임 데이터가 있다고 가정을 해보고 세션 설계를 진행해 보자.
일단 Third-party DB를 사용하는 방법, 서버 힙 메모리를 이용하는 방법이 있다.
서비스 요구사항에 다르겠지만, 영속성이 보장되어야 하는 서비스의 경우 Third-party DB를 사용하면 좋을 것 같고, 그 중 Update가 빈번히 일어나는 설계가 된다면 RDB를 이용해 구현하면 좋을 것 같다.
이외의 상황이라면 In-memory DB 또는 Disk-based DB의 noSQL을 사용할 것 같다.
noSQL은 데이터의 구조가 클 때,
Update가 빈번히 일어나면 성능상 좋지 않다.
만약 영속성 보장이 필요없는 서비스거나, 빠른 개발을 목적으로 한다면 서버 힙 메모리에서 세션을 관리하면 좋을 듯 하다.
📱 메모리로 세션을 유지하는 방법
JavaScript의 자료구조를 적절히 이용하여 세션을 유지해보자.
자료구조와, JavaScript의 Argument 전달 전략을 적절히 섞으면, 메모리 유실 없이 Client의 세션을 유지시킬 수 있다. 이 때, 평가 전략인 Call by sharing을 이용하고, Hash Table을 사용하는 자료구조인 Map을 사용할 예정이다.
📞 Call by sharing 이란?
자료구조를 알아보기 앞서, JavaScript의 특별한 매개변수 전달 전략에 대해 설명하려 한다.
Call by sharing이란, Strict binding strategies에 속해있는 Call by value와 Call by reference를 섞은평가 전략이라고 한다.
전달되는 인자 자체는 Call by value로 작동하지만, 인자 내부의 값은 Call by reference로 작동한다. 즉 전달되는 인자는 복사되어 전달되지만 인자가 가르키는 객체 내부의 주소는 공유가 되는 형식이다.
이러한 얕은 복사가 일어나는 것을 명심해서 코드를 작성해야 하고, 깊은 복사를 원한다면, 클래스의 복사생성 전략을 사용하던지, 메모리를 새로 할당해서 직접 저장하는 방식을 택해야 한다.
🗺 Map 자료구조
JavaScript의 Map 자료구조는 Hash Table 알고리즘으로 구현되어 있다.
간략히 설명해보면, key를 구현된 Hash Function으로 해싱을 하고, 인덱스로 활용하는 방식이다.
해싱을 진행할 때 알고리즘이 제일 중요시 되며, Result가 중복되는 Index일 수 있어, Collision에 대해서도 잘 대응을 해야한다.
해싱 알고리즘에 따라 다르지만 key 해싱이 된 후엔 평균 O(1)의 시간 복잡도를 가진다.
해싱된 Index에 Value를 넣기만 하면 돼서 최선의 경우 O(1)이지만, 해싱된 Index의 충돌 등 최악의 경우 O(N)까지 복잡도가 커진다.
🤔 Hash Table의 Collision 관리
Collision을 해결하기 위한 여러 전략이 있는데 이 중 Separate chaining과 Open Addressing의 Linear probing에 대해서만 간단히 설명하겠다.
Separate chaining (분리 연결법)
동일 해싱 Index인 경우 해당 인덱스에 Linked list 형식으로 나열하는 충돌 관리 기법이다.
bucket에 해당 key의 해싱된 Index가 보장될 수 있지만, 동일 인덱스 데이터가 많아질 경우 특정 데이터를 찾을 때 성능을 보장할 수 없다.
Linear probing (선형 탐색법) | Open Addressing (개방 주소법)
동일 해시 인덱스 삽입 시 bucket의 다음 인덱스에 데이터를 삽입하는 방법이다.
하지만 Primary clustering에 취약하다는 단점이 있다. 이 기법 역시 데이터가 많아진다면 복잡도가 높아질 수 있다.
위와 같이 Chaining과 Open Address기법을 이용한 Hash table collision 해결에 대해 알아보았다.
Node.js의 충돌 해결 기법은 위 방식에서 어떤 방식을 사용하는지 소스코드를 뜯어봐도 찾기 힘들었지만, JavaScript의 Map 자료구조가 어떤 식으로 생겼는지 알아본 계기로만 하고, 본론으로 돌아와서, 메모리에 Session을 구현해보자.
🧑💻 Session 구현
class BaseSessionStore<T1, T2> {
protected store = new Map<T1, T2>();
public get(key: T1): T2 {
return this.store.get(key);
}
public set(key: T1, value: T2): void {
this.store.set(key, value);
}
}
JavaScript의 경우 타입이 없으니 타입 지정을 빼고 구현하면 된다.
우선, BaseSessionStore 클래스를 제작해 주고, Generic Type T1, T2를 받아와 준다.
Generic Type이란, 범용 타입이다. 변수 혹은 클래스 생성 시, 정해준 타입으로 컴파일 시 적용된다.
위와같은 보일러 클래스를 Domain 별로 사용하기 위해, 상속을 통해 Domain 별 세션 클래스를 제작할 수 있다.
class UserSessionStore extends BaseSessionStore<number, string> {
constructor() {
super();
}
getAllUsers(): string[] {
return [...this.store.values()];
}
}
위와같이 BaseSessionStore를 상속받아 구현 된 UserSessionStore가 있다.
key는 number, value는 string으로 설정하였다.
🦿 Session Store 클래스 사용
...
module.exports = new UserSessionStore();
...
const userSessionStore = require('./userSessionStore.ts');
// or
import { userSessionStore } from './userSessionStore';
일단 Map 자료구조를 이용한 클래스 생성은 알겠으니, 실제 프로덕트에 적용시켜 본다면 Node.js의 require 또는 import를 사용하여 캐싱된 모듈을 불러오는 식으로 생성된 클래스를 이용할 수 있다.
프레임워크에서 IOC를 지원한다면 Dependency Injection을 사용하여 클래스를 싱글톤으로 유지해 사용하는 방법이 있다.
두 경우 객체 내부 메모리는 공유되는 Call by sharing 기법이 적용되어 객체 내부 데이터를 잃지 않고 유지할 수 있다.
이러한 방법을 통해 Session store를 구현해 봤으며, 적절히 필요에 따라 사용하면 될 듯 하다.
📚 참고 자료
Evaluation strategies
Hash Table Algorithm
