Basic Concepts

이번 단원에서는 TGrid 의 기초 개념에 대하여 알아볼 것입니다.

이번 단원의 제 1 장 Theory 에서는 기초 이론을 배웁니다. TGrid 가 주창하는 진정한 Grid Computing 이 무엇이며, Remote Function Call 은 어떤 개념인지 알아볼 것입니다. 제 2 장 Components 에서는 TGrid 의 가장 핵심이 되는 기초 컴포넌트들을 익힐 것입니다. 마지막으로 제 3 장 Protocols 에서는 TGrid 가 지원하는 두 가지 프로토콜, Web Socket 과 Workers 대하여 알아봅니다.

만약, 이 글을 읽으시는 여러분께서 이론보다는 실전을 선호하시며 백 번의 설명보다는 한 번의 코드 읽기를 추구하시는 성향이시라면, 이 단원은 과감히 건너뛰셔도 좋습니다. 이런 분들께는, 바로 이 다음 단원인, Learn from Examples 부터 읽으시기를 권해드립니다.

1. Theory

1.1. Grid Computing

그리드 컴퓨팅에 대한 위키백과의 설명은 이러합니다.

저는 Grid Computing 에 대한 위키백과의 설명 중에, 하나의 가상 컴퓨터 라는 단어를 특히 강조하고 싶습니다. 제가 생각하는 Grid Computing 이란, 단순히 여러 대의 컴퓨터를 네트워크로 묶어 공통의 작업을 수행하기만 해서 되는 게 아닙니다. 제가 원하는 진정한 Grid Computing 기술이란, 여러 대의 컴퓨터를 단 한 대의 가상 컴퓨터로 만들어줄 수 있는 것입니다.

따라서 제 기준에서의 Grid Computing 시스템이란, 그것을 구성하는 컴퓨터가 수백만 대라도, 처음부터 단 한대의 컴퓨터만 있었던 것인냥 개발할 수 있어야 합니다. 단 한 대에서 컴퓨터에서 동작하는 프로그램과, 수백만 대를 이용한 분산병렬처리시스템이 모두 동일한 프로그램 코드를 사용할 수 있어야, 그것이 진정 Grid Computing 입니다.

여러분도 그렇게 생각하시나요?

1.2. Remote Function Call

제가 생각하는 진정한 Grid Computing 이란, 여러 대의 컴퓨터를 하나의 가상 컴퓨터로 만드는 것입니다. 그리고 Grid Computing 으로 만든 가상 컴퓨터에 탑재될 프로그램의 코드는, 실제로 하나의 컴퓨터에서 동작하는 프로그램의 코드와 동일해야 합니다.

TGrid 가, 바로 이 진정한 Grid Computing 을 실현하기 위하여, 제공하는 솔루션은 Remote Function Call 입니다. Remote Function Call 은 문자 그대로 원격 시스템의 함수를 호출한다는 뜻입니다. Remote Function Call 을 이용하면 여러분은 원격 시스템이 가진 객체를 마치 내 메모리 객체인 양 사용하실 수 있습니다. 원격 시스템에 정의된 함수가 마치 내 프로그램의 함수인 양 호출할 수 있구요.

TGrid 와 Remote Function Call 을 이용하면 원격 시스템의 객체와 함수를 마치 내 것인양 사용할 수 있다, 이 문장이 무엇을 의미할까요? 맞습니다, 원격 시스템의 객체와 함수를 직접 호출할 수 있다는 것은 곧, 현 시스템과 원격 시스템이 하나의 가상 컴퓨터로 통합되었다는 것을 의미합니다. 하나의 컴퓨터에 탑재된 단일 프로그램이니까, 객체간 함수도 호출할 수 있고 뭐 그런 것 아니겠습니까?

1.3. Demonstration

이 앞 절에서 저는 TGrid 와 Remote Function Call 울 이용하면 여러 대의 컴퓨터를 하나의 가상 컴퓨터로 만들 수 있다고 하였습니다. 그리고 이렇게 만든 가상 컴퓨터의 프로그램 코드는 실제 단일 컴퓨터로 만든 프로그램의 코드와 동일하다고도 하였구요.

때문에 이번 절은 Remote Function Call 이 정말로 그러한지, 여러 대의 컴퓨터를 하나의 가상 컴퓨터로 만들어줄 수 있는지, 간략한 증명을 해 보일 것입니다. 더불어 Remote Function Call 을 사용하는 코드는 실제로 어떻게 생겨먹었는지도 미리 한 번 봐 두어야지 않겠습니까?

Hierarchical	Composite	Single

아래의 세 예제 코드는 모두 2.2. Learn from Examples 단원에서 다루는 내용입니다. 아래 예제 코드에 대한 자세한 설명은 해당 단원을 참고해주세요. 지금 우리는 딱 하나만 집중해서 보고자 합니다. 그것은 바로 세 프로젝트의 비지니스 로직 코드가 모두 동일하다는 것입니다.

만들고자 하는 프로그램이 Grid Computing 으로 만들어졌던, 혹은 단일 컴퓨터에서 동작하는 것이던, 비지니스 로직 코드에는 일절 변화가 없습니다. 심지어 Grid Computing 을 구성하는 컴퓨터가 2 대이던 혹은 4 대이던, 여전히 비지니스 로직 코드에는 아무런 변화가 없습니다. 왜냐하면 이들은 모두 하나의 (가상) 컴퓨터로 통합된 상태니까요. 하나의 컴퓨터에 완전히 똑같은 용도의 프로그램을 세 벌 만드는데, 이들의 코드가 어찌 같이 않을 수 있겠나요?

마지막으로 이 말과 함께 이번 장을 마치겠습니다. This is TGrid. This is the Remote Function Call.

import { WorkerConnector } from "tgrid/protocols/workers";
import { Driver } from "tgrid/components";

import { ICompositeCalculator } from "../../controllers/ICalculator";

async function main(): Promise<void>
{
    //----
    // CONNECTION
    //----
    // DO CONNECT
    let connector: WorkerConnector = new WorkerConnector();
    await connector.connect(__dirname + "/calculator.js");

    //----
    // CALL REMOTE FUNCTIONS
    //----
    // GET DRIVER
    let calc: Driver<ICompositeCalculator> = connector.getDriver<ICompositeCalculator>();

    // FUNCTIONS IN THE ROOT SCOPE
    console.log("1 + 6 =", await calc.plus(1, 6));
    console.log("7 * 2 =", await calc.multiplies(7, 2));

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (SCIENTIFIC)
    console.log("3 ^ 4 =", await calc.scientific.pow(3, 4));
    console.log("log (2, 32) =", await calc.scientific.log(2, 32));

    try
    {
        // TO CATCH EXCEPTION IS STILL POSSIBLE
        await calc.scientific.sqrt(-4);
    }
    catch (err)
    {
        console.log("SQRT (-4) -> Error:", err.message);
    }

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (STATISTICS)
    console.log("Mean (1, 2, 3, 4) =", await calc.statistics.mean(1, 2, 3, 4));
    console.log("Stdev. (1, 2, 3, 4) =", await calc.statistics.stdev(1, 2, 3, 4));

    //----
    // TERMINATE
    //----
    await connector.close();
}
main().catch(exp =>
{
    console.log(exp);
});

import { WorkerConnector } from "tgrid/protocols/workers";
import { Driver } from "tgrid/components";

import { ICompositeCalculator } from "../../controllers/ICalculator";

async function main(): Promise<void>
{
    //----
    // CONNECTION
    //----
    // DO CONNECT
    let connector: WorkerConnector = new WorkerConnector();
    await connector.connect(__dirname + "/calculator.js");

    //----
    // CALL REMOTE FUNCTIONS
    //----
    // GET DRIVER
    let calc: Driver<ICompositeCalculator> = connector.getDriver<ICompositeCalculator>();

    // FUNCTIONS IN THE ROOT SCOPE
    console.log("1 + 6 =", await calc.plus(1, 6));
    console.log("7 * 2 =", await calc.multiplies(7, 2));

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (SCIENTIFIC)
    console.log("3 ^ 4 =", await calc.scientific.pow(3, 4));
    console.log("log (2, 32) =", await calc.scientific.log(2, 32));

    try
    {
        // TO CATCH EXCEPTION IS STILL POSSIBLE
        await calc.scientific.sqrt(-4);
    }
    catch (err)
    {
        console.log("SQRT (-4) -> Error:", err.message);
    }

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (STATISTICS)
    console.log("Mean (1, 2, 3, 4) =", await calc.statistics.mean(1, 2, 3, 4));
    console.log("Stdev. (1, 2, 3, 4) =", await calc.statistics.stdev(1, 2, 3, 4));

    //----
    // TERMINATE
    //----
    await connector.close();
}
main().catch(exp =>
{
    console.log(exp);
});

import { WebConnector } from "tgrid/protocols/web";
import { Driver } from "tgrid/components";

import { ICompositeCalculator } from "../../controllers/ICalculator";

async function main(): Promise<void>
{
    //----
    // CONNECTION
    //----
    let connector: WebConnector = new WebConnector();
    await connector.connect("ws://127.0.0.1:10102");

    //----
    // CALL FUNCTIONS
    //----
    // GET DRIVER

    let calc: Driver<ICompositeCalculator> = connector.getDriver<ICompositeCalculator>();
    // FUNCTIONS IN THE ROOT SCOPE
    console.log("1 + 6 =", await calc.plus(1, 6));
    console.log("7 * 2 =", await calc.multiplies(7, 2));

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (SCIENTIFIC)
    console.log("3 ^ 4 =", await calc.scientific.pow(3, 4));
    console.log("log (2, 32) =", await calc.scientific.log(2, 32));

    try
    {
        // TO CATCH EXCEPTION IS STILL POSSIBLE
        await calc.scientific.sqrt(-4);
    }
    catch (err)
    {
        console.log("SQRT (-4) -> Error:", err.message);
    }

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (STATISTICS)
    console.log("Mean (1, 2, 3, 4) =", await calc.statistics.mean(1, 2, 3, 4));
    console.log("Stdev. (1, 2, 3, 4) =", await calc.statistics.stdev(1, 2, 3, 4));

    //----
    // TERMINATE
    //----
    await connector.close();
}
main();

import { CompositeCalculator } from "../../providers/Calculator";

function main(): void
{
    //----
    // CALL FUNCTIONS
    //----
    // CONSTRUCT CALCULATOR
    let calc: CompositeCalculator = new CompositeCalculator();

    // FUNCTIONS IN THE ROOT SCOPE
    console.log("1 + 6 =", calc.plus(1, 6));
    console.log("7 * 2 =", calc.multiplies(7, 2));

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (SCIENTIFIC)
    console.log("3 ^ 4 =", calc.scientific.pow(3, 4));
    console.log("log (2, 32) =", calc.scientific.log(2, 32));

    try
    {
        // TO CATCH EXCEPTION
        calc.scientific.sqrt(-4);
    }
    catch (err)
    {
        console.log("SQRT (-4) -> Error:", err.message);
    }

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (STATISTICS)
    console.log("Mean (1, 2, 3, 4) =", calc.statistics.mean(1, 2, 3, 4));
    console.log("Stdev. (1, 2, 3, 4) =", calc.statistics.stdev(1, 2, 3, 4));
}
main();

1 + 6 = 7
7 * 2 = 14
3 ^ 4 = 81
log (2, 32) = 5
SQRT (-4) -> Error: Negative value on sqaure.
Mean (1, 2, 3, 4) = 2.5
Stdev. (1, 2, 3, 4) = 1.118033988749895

2. Components

// ACCESS FROM NAMESPACES
import tgrid = require("tgrid");

let communicator: tgrid.components.Communicator;
let driver: tgrid.components.Driver<Controller>;

// IMPORT FROM MODULE
import { Communicator, Driver } from "tgrid/components";

// IMPORT FROM FILES
import { Communicator } from "tgrid/components/Communicator";
import { Driver } from "tgrid/components/Driver";

2.1. Communicator

Communicates with Remote System.

Communicator 는 원격 시스템과의 네트워크 통신을 전담하는 객체입니다. 이 Communicator 에 상대방 시스템에게 제공할 Provider 를 등록할 수 있습니다. 상대방 시스템이 제공한 Provider 를 사용할 수 있는 Driver<Controller> 역시, 이 Communicator 를 통해 생성할 수 있습니다.

Communicator.getDriver<Controller>

더불어 Communicator 는 최상위 추상 클래스로써, TGrid 에서 네트워크 통신을 담당하는 클래스들은 모두 이 Communicator 클래스를 상속하고 있습니다. 이에 관한 자세한 내용은 3. Protocols 단원을 참고해주세요.

import { WebServer } from "tgrid/protocols/web/WebServer";
import { WebAcceptor } from "tgrid/protocols/web/WebAcceptor";
import { Calculator } from "../providers/Calculator";

async function main(): Promise<void>
{
    let server: WebServer = new WebServer();
    let provider: Calculator = new Calculator();

    await server.open(10101, async (acceptor: WebAcceptor) =>
    {
        // PROVIDE CALCULATOR
        await accept.accept(provider);
    });
}

import { WebServer } from "tgrid/protocols/web/WebServer";
import { WebAcceptor } from "tgrid/protocols/web/WebAcceptor";
import { Calculator } from "../providers/Calculator";

async function main(): Promise<void>
{
    let server: WebServer = new WebServer();
    let provider: Calculator = new Calculator();

    await server.open(10101, async (acceptor: WebAcceptor) =>
    {
        // PROVIDE CALCULATOR
        await accept.accept(provider);
    });
}

import { WebConnector } from "tgrid/protocols/web/WebConnector";
import { Driver } from "tgrid/components/Driver";
import { ICalculator } from "../controllers/ICalculator";

async function main(): Promise<void>
{
    //----
    // DO CONNECT
    //----
    let connector: WebConnector = new WebConnector();
    await connector.connect("http://127.0.0.1:10101");

    //----
    // CALL REMOTE FUNCTIONS
    //----
    // GET DRIVER PROVIDED BY SERVER
    let calc: Driver<ICalculator> = connector.getDriver<ICalculator>();

    // FUNCTIONS IN THE ROOT SCOPE
    console.log("1 + 6 =", await calc.plus(1, 6));
    console.log("7 * 2 =", await calc.multiplies(7, 2));

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (SCIENTIFIC)
    console.log("3 ^ 4 =", await calc.scientific.pow(3, 4));
    console.log("log (2, 32) =", await calc.scientific.log(2, 32));

    try
    {
        // TO CATCH EXCEPTION IS ALSO POSSIBLE
        await calc.scientific.sqrt(-4);
    }
    catch (err)
    {
        console.log("SQRT (-4) -> Error:", err.message);
    }

    // FUNCTIONS IN AN OBJECT (STATISTICS)
    console.log("Mean (1, 2, 3, 4) =", await calc.statistics.mean(1, 2, 3, 4));
    console.log("Stdev. (1, 2, 3, 4) =", await calc.statistics.stdev(1, 2, 3, 4));

    //----
    // CLOSE CONNETION
    //----
    await connector.close();
}

2.2. Provider

Object being provided for Remote System

Provider 는 원격 시스템에 제공할 객체입니다. 상대방 시스템은 현 시스템이 Provider 로 등록한 객체에 정의된 함수들을, Driver<Controller> 를 이용해 원격으로 호출할 수 있습니다.

export class Calculator
{
    public plus(x: number, y: number): number;
    public minus(x: number, y: number): number;
    public multiplies(x: number, y: number): number;
    public divides(x: number, y: number): number;

    public scientific: Scientific;
    public statistics: Statistics;
}

2.3. Controller

Interface of Provider

Controller 는 원격 시스템에서 제공하는 Provider 에 대한 인터페이스입니다.

export interface ICalculator
{
    plus(x: number, y: number): number;
    minus(x: number, y: number): number;
    multiplies(x: number, y: number): number;
    divides(x: number, y: number): number;

    scientific: IScientific;
    statistics: IStatistics;
}

2.4. Driver

Driver of Controller for Remote Function Call

Driver 는 원격 시스템의 함수를 호출할 때 사용하는 객체입니다. 제네릭 파라미터로써 Controller 를 지정하게 되어있으며, 바로 이 Driver<Controller> 객체를 통해, 원격 시스템에서 현 시스템을 위해 제공한 Provider 객체의, 함수를 원격 호출할 수 있습니다. 바로 이 Driver<Controller> 객체를 통해 이루어진 원격 함수 호출을 일컬어, Remote Function Call 라고 합니다.

더불어 Driver 의 제네릭 타입에 Controller 를 할당하거든, 해당 Controller 에 정의된 모든 함수들의 리턴타입은 Promise 화 됩니다. 만약 대상 Controller 안에 내부 오브젝트가 정의되어있거든, 해당 오브젝트 역시 Driver<object> 타입으로 변환됩니다. 그리고 이는 재귀적으로 반복되기에 최종적으로 Controller 에 정의된 함수들은 모두, 그것의 계층 깊이에 상관없이, Promise 화 됩니다.

type Driver<ICalculator> = 
{
    plus(x: number, y: number): Promise<number>;
    minus(x: number, y: number): Promise<number>;
    multiplies(x: number, y: number): Promise<number>;
    divides(x: number, y: number): Promise<number>;

    readonly scientific: Driver<IScientific>;
    readonly statistics: Driver<IStatistics>;
};

interface ISomething
{
    getValue(): number;
    setValue(val: number): void;

    value: number;
}

type Driver<ISomething> = 
{
    getValue(): Promise<number>;
    setValue(val: number): Promise<void>;
};

3. Protocols

3.1. Web Socket

// ACCESS FROM NAMESPACES
import tgrid = require("tgrid");

let server: tgrid.protocols.web.WebServer;
let acceptor: tgrid.protocols.web.WebAcceptor;

// IMPORT FROM MODULE
import { WebServer, WebAcceptor } from "tgrid/protocols/web";

// IMPORT FROM FILES
import { WebServer } from "tgrid/protocols/web/Communicator";
import { WebAcceptor } from "tgrid/protocols/web/Driver";

3.1.1. Outline

TGrid 는 웹소켓 프로토콜을 지원합니다.

3.1.2. Tutorials

아래 리스트는 TGrid 에서 웹 소켓 프로토콜을 이용하여 만든 예제 코드와 데모 프로젝트입니다. TGrid 는 Web Socket 모듈의 세부 컴포넌트들에 대하여 API 문서도 제공하지만, 아래 예제 코드와 데모 프로젝트들을 함께 보시면 훨씬 더 유익할 것입니다.

• 예제 코드
  • Remote Function Call
  • Remote Object Call
• 데모 프로젝트
  • Chat Application
  • Othello Game
  • Grid Market

3.1.3. Module

TGrid 의 protocols.web 모듈에는 이처럼 딱 3 개의 클래스만이 존재합니다. 제일 먼저 웹소켓 서버를 개설하는 데 필요한 WebServer 클래스가 있으며, 웹소켓 서버에 접속한 각 클라이언트와의 RFC 통신을 담당하는 WebAcceptor 클래스가 있습니다. 그리고 마지막으로 클라이언트에서 웹소켓 서버에 접속할 때 사용하는 WebConnector 클래스가 있습니다.

이 중에 Communicator 클래스는 WebAcceptor 와 WebConnector 클래스입니다. WebServer 는 분명 웹소켓 서버를 개설할 수 있고 클라이언트가 접속할 때마다 매번 WebAcceptor 오브젝트를 새로이 생성해주기는 하지만, Communicator 클래스는 결코 아닙니다.

더불어 주의하셔야 할 게 하나 있습니다. 웹 브라우저는 스스로 웹소켓 서버를 개설할 수 없으며, 오로지 클라이언트의 역할만을 수행할 수 있다는 것입니다. 따라서 TGrid 를 이용하여 웹 어플리케이션을 만드실 경우, 오직 WebConnector 클래스만을 사용할 수 있습니다.

3.2. Workers

// ACCESS FROM NAMESPACES
import tgrid = require("tgrid");

let server: tgrid.protocols.workers.WorkerServer;
let connector: tgrid.protocols.workers.WorkerConnector;

// IMPORT FROM MODULE
import { WorkerServer, WorkerConnector } from "tgrid/protocols/workers";

// IMPORT FROM FILES
import { WorkerServer } from "tgrid/protocols/workers/WorkerServer";
import { WorkerConnector } from "tgrid/protocols/workers/WorkerConnector";

3.2.1. Outline

TGrid 는 Worker 및 SharedWorker 프로토콜을 지원합니다.

3.2.2. Tutorials

아래 리스트는 TGrid 에서 Worker 프로토콜을 이용하여 만든 예제 코드와 데모 프로젝트입니다. TGrid 는 Workers 모듈의 세부 컴포넌트들에 대하여 API 문서도 제공하지만, 아래 예제 코드와 데모 프로젝트들을 함께 보시면 훨씬 더 유익할 것입니다.

• 예제 코드
  • Object Oriented Network
  • Remote Critical Section
• 데모 프로젝트
  • Grid Market

3.2.3. Module

TGrid 의 protocols.workers 모듈에 속한 클래스들은 크게 두 가지 주제로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 주제는 Worker 이고, 두 번째 주제는 SharedWorker 입니다. 이 둘의 가장 핵심되는 차이점은 Worker 는 서버와 클라이언트의 대수관계가 1:1 이고, SharedWorker 는 1:N 이라는 것입니다.

WorkerConnector 는 Worker 인스턴스를 생성하고, 해당 Worker 인스턴스가 개설한 WorkerServer 에 접속하여 RFC 통신을 행할 수 있습니다. 그리고 WorkerServer 는 그 고유한 특성상, 오로지 단 하나의 클라이언트만을 상대할 수 있습니다. 때문에 WorkerServer 다른 여타 서버 클래스들과는 달리, 그 스스로가 Communicator 클래스로써, 클라이언트 프로그램과 직접 RFC 통신을 수행합니다.

• WorkerConnector creates a new Worker instance
• The new Worker instance opens WorkerServer
• WorkerConnector and WorkerServer interact with RFC

SharedWorkerConnector 의 경우에는 좀 특이합니다. 지정된 파일 경로를 따라 SharedWorker 인스턴스를 생성하기도 하고, 먼저 생성된 SharedWorker 인스턴스가 존재하거든 기존의 것을 사용하기도 합니다. 어쨋든 SharedWorkerServer 는, 이러한 고유 특성 덕분에, 여러 클라이언트의 접속을 동시에 받아낼 수 있습니다. 따라서 SharedWorker 의 경우에는 앞서 웹소켓 때와 마찬가지로, 상호간 RFC 통신을 담당하는 Communicator 클래스는 SharedWorkerConnector 와 SharedWorkerAcceptor 입니다.

• SharedWorkerConnector creates a new or brings an existing SharedWorker instance.
• The SharedWorker instance opens SharedWorkerServer if newly created.
• SharedWorkerAcceptor and SharedWorkerConnector interact with RFC