Backend

백엔드는 프론트엔드가 보낸 HTTP 요청을 받아 인증·검증·비즈니스 로직을 수행하고, 데이터베이스에 저장하거나 조회한 결과를 응답으로 돌려주는 영역이다. 이 분야의 노트는 "웹 기초(HTTP·REST) → 프레임워크(Express → NestJS, Django) → 데이터베이스 → 아키텍처" 순서로 읽으면 자연스럽다. Express에서 미들웨어·라우터·서비스 분리를 직접 손으로 짜 보고, 같은 개념이 NestJS에서 데코레이터와 DI로 어떻게 구조화되는지 비교하면 이해가 빠르다.

하위 주제

먼저 전체 지도를 보려면 백엔드 개발자가 알아야 할 것: 인터넷·HTTP·DB·API 스타일·배포·보안까지 영역별 핵심 질문과 관련 노트.

테스트 전략은 백엔드 테스트: 범위, 대역, 구조, 자동화: 프레임워크 없는 단위 테스트, Testcontainers·LocalStack, 테스트 구조와 CI 자동화.

Web-Basics

• 웹 앱의 요청·응답 구조: 브라우저·프론트 서버·API 서버·DB의 요청 흐름과 포트
• REST API 설계: REST의 여섯 제약, URI 규칙, 멱등 키·버전·일괄 처리
• API 아키텍처 스타일: SOAP·REST·GraphQL·gRPC·WebSocket·Webhook: 여섯 스타일의 통신 방식, REST·GraphQL·gRPC 축별 비교와 고르는 기준
• GraphQL: 타입 스키마, 쿼리·뮤테이션·구독, 리졸버와 N+1
• gRPC: .proto 계약과 스텁, protobuf 직렬화, 네 가지 호출 방식, 브라우저 우회
• 웹훅과 폴링: 변화를 묻는 쪽과 알리는 쪽, 서명 검증·재시도·멱등 처리
• API 페이지네이션: 오프셋·페이지 번호·커서·키셋·시간 기반·혼합 방식 비교
• API 테스트의 종류: 스모크·기능·통합·회귀·부하·스트레스·보안·퍼즈 테스트
• CORS: 다른 출처의 호출을 허용하는 브라우저 보안 정책
• API 보안 체크리스트: 전송·입력·인증과 인가·노출 범위·운영 단계별 점검 항목
• API 키와 HMAC 요청 서명: 서버 간 호출의 발신자·무결성 증명, 타임스탬프와 재전송 방지
• 세션 기반 인증과 토큰 기반 인증: 세션과 JWT 비교, 토큰 탈취 대책과 선택 기준
• 2단계 인증: TOTP와 패스키: 공유 비밀 키와 시각으로 만드는 6자리 코드, 공개키 기반 패스키
• 비밀번호 저장과 비밀번호 관리자: 솔트와 느린 해시(Argon2id·bcrypt), 비밀번호 관리자
• 인코딩·암호화·해시·토큰화와 디지털 서명: 목적별 데이터 변환 구분, 대칭·비대칭 암호화, 서명
• Base64 인코딩: 6비트 변환 원리, 패딩, 33% 커지는 비용
• 텔레그램 미니앱 인증 흐름: initData HMAC 검증 뒤 자체 세션·JWT 발급
• 웹 서버, WAS, 그리고 Nginx: 웹 서버와 WAS의 역할 분담, 리버스 프록시, Nginx 마스터-워커 구조
• 스프링의 싱글톤 빈과 요청 스레드: 스레드 풀과 공유 빈, 상태 없는 빈
• 스프링 애플리케이션 설계: DI, 프록시 트랜잭션, 멀티모듈, WebFlux: 생성자 주입, @Transactional 프록시 함정, 멀티모듈, WebFlux

Express

• Express 라우팅과 CRUD API: 서버 띄우기, Router로 경로 분리, REST CRUD
• Express 미들웨어: 로깅·파싱·에러 처리를 맡는 함수 체인
• Express 싱글톤 패턴과 서비스 패턴: 서버 클래스와 서비스 파일 분리
• Express 프로젝트 구조: 3계층, 이벤트, DI, 로더: 라우트·서비스·데이터 접근 계층, 이벤트 발행, 의존성 주입, 로더
• Koa: 미들웨어만 남긴 Node.js 웹 프레임워크: 미들웨어와 ctx만 둔 코어, await next()의 양파 모델, 라우터·바디 파서 붙이기, 컨트롤러 분리
• Node.js 런타임과 OS 차이 다루기: Node.js의 강점, Deno·Bun, cross-env·path
• Node.js 스트림: 데이터를 조각으로 흘려 처리하기: Readable·Writable·Duplex·Transform, 흐름·일시정지 모드, 백프레셔와 highWaterMark, pipeline, for await

NestJS

• NestJS: TypeScript 기반 구조화 프레임워크. Controller·Provider·Module, 요청 생명주기(미들웨어·파이프·인터셉터·필터), DTO, Repository, JWT 인증, Swagger, 파일 업로드

Django

• Django: Python 풀스택 프레임워크. MTV, URL·템플릿, Model·ORM, 관계, Form, 인증, Admin

Database

RDB와 NoSQL 중 무엇을 고를지는 데이터베이스 모델에서 먼저 본다.

• SQL 기초: DDL·DML·DCL, 뷰·시퀀스, 조회·집계·그룹화, 서브쿼리와 NOT IN 함정, 저장 프로시저와 PL/SQL
• 용도별 데이터베이스와 고르는 법: OLTP·OLAP·검색·키-값·문서·그래프·시계열·벡터 DB와 선택 기준
• DB 내부 구조: 쿼리 실행과 인덱스 자료 구조: 파서·옵티마이저·실행기·버퍼 관리자, Oracle의 SGA·PGA·백그라운드 프로세스와 테이블스페이스, B+ 트리·LSM 트리
• 인덱스 설계와 쿼리 튜닝: 카디널리티, 복합 인덱스 순서, 인덱스를 못 타는 조건, EXPLAIN
• DB 커넥션 풀: 풀 크기와 처리량, 대기 시간·타임아웃 설정
• 데이터베이스 확장과 성능 최적화: 인덱스·캐시·구체화된 뷰·복제·파티셔닝·샤딩을 싼 것부터
• 데이터베이스 샤딩: 샤드 키와 라우팅 방식, 샤딩이 어렵게 만드는 것
• 분산 환경의 고유 ID 생성: UUID, Snowflake, DB 자동 증가·세그먼트 방식 비교
• JPA와 영속성 컨텍스트: 패러다임 불일치, 1차 캐시·변경 감지·쓰기 지연, 지연 로딩과 N+1
• MongoDB 시작하기와 CRUD: Atlas 설정, 기본 CRUD, Mongoose
• Prisma: 커서로 이전·다음 항목 찾기와 CLI: cursor·skip·take, 자주 쓰는 CLI 명령
• Flyway로 DB 마이그레이션 관리하기: 버전 붙은 SQL 파일로 스키마 변경 관리
• Redis: 캐시·세션·분산 락·랭킹·큐, 영속성(RDB·AOF)과 복제·센티널·클러스터
• 와이드 컬럼 DB와 대규모 메시지 저장: 파티션 키·클러스터링 키, 조절 가능한 일관성, Cassandra·ScyllaDB
• 블록·파일·오브젝트 스토리지: 세 저장 방식 비교, 오브젝트 스토리지와 이레이저 코딩
• 검색엔진의 원리: 역인덱스와 랭킹: 토큰화와 역인덱스, TF-IDF·BM25, 한국어 형태소 분석
• Elasticsearch와 ELK 스택: Lucene 기반 분산 검색·분석 엔진, 인덱스·샤드·세그먼트, 노드 역할·복제·일관성, ILM·데이터 티어·스냅숏, 운영 진단(429·디스크 워터마크), ELK 로그 파이프라인
• Elasticsearch 검색: 매핑·분석기·Query DSL: 동적·명시적 매핑과 nested, 분석기, Query DSL(match·term·bool·multi_match), BM25·부스팅, 집계, search_after·PIT 페이지네이션
• 웹 검색엔진의 동작: 크롤링, 색인, 랭킹, 질의 처리: URL 프런티어, PageRank, 샤딩된 역인덱스, 질의 처리

Architecture

기초·품질 속성

• 웹 확장성의 구성 요소: 한 장으로 보는 웹 아키텍처: 3-Tier·MSA·확장의 세 축·캐시·메시지 큐
• 시스템 설계의 품질 속성과 트레이드오프: 확장성·가용성·신뢰성·성능과 다섯 가지 트레이드오프
• 시스템 설계의 선택지와 흔한 문제의 해법: 수직·수평 확장, SQL·NoSQL, 배치·스트림, 일관성 수준 등 양자택일 모음
• 대규모 서비스 기술 스택 해부: Netflix·Uber·Reddit·Twitter 스택을 계층별로 비교
• 개발자 머피의 법칙: 백엔드 방어 체크리스트: 클라이언트 값 불신, 서버 재계산, 입력 범위 제한, 운영 권한 통제

확장·성능·캐시

• 로드 밸런서: 분산·헬스 체크·TLS 종료·세션 고정, L4·L7, 분산 알고리즘
• 캐시 전략: 계층, 읽기·쓰기 패턴, 교체 정책, 장애 패턴: cache-aside·write-through, LRU·LFU 교체 정책, 동시 만료·관통·핫 키 같은 장애
• 캐시 클러스터 운영과 장애 대응: 노드 장애 감지, 동기화 중 복제본 제외, 쏠림 방지
• 백엔드 지연 시간 줄이기: 숫자 감각과 기법: 연산별 지연 자릿수, 인덱스·캐시·풀·비동기·압축
• 빠르고 유지보수하기 좋은 DB 조회 패턴: 직렬 조회 → 배치 → 병렬 → 요청 단위 캐시
• 비동기 서버의 이벤트 루프와 Reactor 패턴: I/O 멀티플렉싱, NIO Selector, 이벤트 루프
• 대기열 시스템(가상 대기실) 설계: Redis Sorted Set 순번, 유입량 조절

분산·메시징·데이터

• 분산 시스템의 시간과 장애: 8가지 착각부터 논리 시계까지: 비동기와 부분 장애, 분산 컴퓨팅의 8가지 착각, happened-before와 논리 시계, 합의·CRDT
• 고전 분산 시스템 설계: GFS, MapReduce, Bigtable, Chubby, Dynamo: 단일 마스터·청크 복제, 계산을 데이터로, LSM·태블릿, 굵은 락·시퀀서·ZooKeeper 레시피, Dynamo 기법, 오픈소스 계보
• 분산 시스템의 통신·데이터 흐름 패턴: 요청-응답·발행-구독·경쟁 소비자·클레임 체크, 데이터 흐름 패턴
• 메시지 큐와 Kafka: 큐 선택 기준, MQ → RabbitMQ → Kafka → Pulsar, 토픽·파티션·컨슈머 그룹
• Kafka 운영: 복제, 컨슈머 그룹, 튜닝, 모니터링: ISR·acks·min.insync, KRaft, 리밸런스·오프셋·랙, 컴팩션, 보안, 지표와 병목 진단
• 분산 트랜잭션: 2PC와 사가: 2PC의 블로킹, 보상 트랜잭션 설계, 중간 상태와 시맨틱 락
• 이벤트 기반 아키텍처 설계: 이벤트 발행·구독으로 결합 낮추기, 이벤트 설계와 순서·중복 처리
• 데이터 관리 패턴: CDC, 이벤트 소싱, CQRS, 최종 일관성: 흩어진 데이터를 맞추는 패턴, 사가와 아웃박스

복원력·가용성

• 대규모 트래픽에서 서비스를 지키는 설계: CDN·정적 응답·서킷 브레이커로 급증 트래픽 버티기
• 장애 확산을 막는 복원력 패턴: 타임아웃·재시도·서킷 브레이커·속도 제한·부하 차단·벌크헤드
• 고가용성 이중화 구조와 장애 감지: 나인으로 재는 가용성, 직렬·병렬 계산, 주-백업·주-주 구성, 하트비트

아키텍처 스타일

• 소프트웨어 아키텍처 패턴: 계층형·클라이언트-서버·이벤트 기반·마이크로커널·헥사고날
• 도메인 주도 설계(DDD): 유비쿼터스 언어, 바운디드 컨텍스트, 애그리거트
• 마이크로서비스 아키텍처: 기능 단위 서비스 분리, 서비스별 데이터·배포, 운영 구성 요소
• 클라우드 설계 패턴: 발레 키, 큐 기반 부하 평준화, 파이프와 필터, 외부 설정 저장소, 헬스 엔드포인트, 연합 ID, 백그라운드 작업
• 아키텍처와 API 계층의 진화: 모놀리스에서 페더레이션까지: 모놀리스 → 마이크로서비스 → 매크로서비스, BFF·GraphQL 페더레이션
• API 게이트웨이: 라우팅·인증·레이트 리밋·응답 조합, 리버스 프록시·로드 밸런서와 차이
• BFF (Backend For Frontend): 화면별 중간 서버로 API 묶기·가공, Next.js BFF

보안

• 보안 시스템 설계: 원칙과 민감 데이터 관리: CIA, 계층별 보안 설계, 민감 데이터 분류·암호화·마스킹
• 권한 시스템 설계: ACL, RBAC, ABAC: 권한 모델 비교와 고르는 기준
• 인증·인가 로직은 어디에 두나: 필터·인터셉터·메서드 보안, API 게이트웨이에서 토큰 검증

사례별 설계

• 결제 시스템 설계: 흐름, 멱등성, 대사, 핫스팟 계정: PSP·지갑·원장, 멱등 키, 대사
• 카드 결제망과 간편결제: 승인·매입·정산, 발급사·매입사·카드 네트워크·PG
• 자금 이동: 청산과 결제: 정보 흐름과 자금 흐름, 청산과 결제(settlement)
• 알림 시스템 설계: 푸시·이메일·SMS와 실시간 메시지 전달: 게이트웨이 → 분배 → 큐 → 채널 서비스, 재시도·중복 방지
• 채팅 시스템 설계: 연결, 접속 상태, 메시지 전달: WebSocket 연결, 메시지 순서·저장, 접속 상태
• 뉴스 피드 설계: 연결, 활동, 팬아웃: 스캐터·개더와 받은편지함 팬아웃, 활동 복제, 집계·중복 제거·점수, 비정규화와 캐시 수명
• 사진 공유 서비스 설계: 메타데이터, 저장, 샤딩: 파일과 메타데이터 분리, 테이블 크기 추정, 업로드·읽기 분리, PhotoID 샤딩과 홀짝 티켓 서버
• 실시간 웹소켓 서버 설계: 수만 연결 유지, 메시지 타입 설계, 부하 검증
• 위치 기반 서비스 설계: 지오해시, 쿼드트리, 지도: 격자 색인, 지오해시·쿼드트리, 지도 타일
• 라이브 스트리밍의 구조: 인코딩, 세그먼트, ABR, CDN: 인코딩·세그먼트·적응형 비트레이트·CDN 전송
• 이미지·동영상 처리 서버 설계: 사전 생성과 온디맨드 리사이징, 캐시·CDN, 트랜스코딩 파이프라인
• 동영상 스트리밍 서비스 설계: Netflix·YouTube: 업로드 처리 파이프라인(장면 청크·콘텐츠 검사·트랜스코딩), Open Connect와 ABR, 지역 차단·추천
• 실시간 공동 편집: OT와 CRDT: 연산 단위 전송, OT와 CRDT 비교
• 대규모 웹 크롤러 설계: 예의 제약, 도메인 샤드 노드, 프런티어
• URL 단축기 설계: 301·302, 고유 ID+Base62, 캐시 중심 읽기 경로
• 실시간 트렌딩과 Top-K 집계: 슬라이딩 창 카운터, 3단 분산 집계, MinTopk 최소 후보 집합, 근사 Top-K, 비모수 조기 탐지
• 멀티플레이 게임 서버 설계: 턴제 비동기와 실시간: 상태 저장(격자·명령 로그), 비동기 매치메이킹, 서버 권위·예측·보정·보간

배포·운영 자동화는 DevOps에서 다룬다. 이론적 배경은 네트워크와 데이터베이스 노트에 있다.