# 면접을 위한 CS 전공지식 노트 ## Chapter 1 디자인 패턴과 프로그래밍 패러다임 ### Section 1 디자인 패턴 라이브러리 : 제어 흐름이 프로그래머에게 있음 프레임워크 : 제어 흐름이 프레임워크에 있음 공통점 : 특정한 기능들을 모듈화 싱글톤 패턴 * 클래스 하나에 인스턴스 단 하나 * 독립적인 단위 테스트 만들기가 어렵다 * 의존성 주입자를 따로 만들어 의존성 주입으로 모듈 간 결합도 줄일 수 있다 팩토리 패턴: 객체 생성 부분만 따로 떼내서 상위 클래스에선 뼈대, 하위 클래스에서 객체 생성 구체 내용 정하기 전략 패턴: 객체의 행위를 바꿀 때 코드에서 직접 if문 분기하지 않고 인스턴스화한 전략들을 바꿔서 행동 교체 옵저버 패턴: 어떤 객체의 상태가 변화하면 옵저버들한테 변화 알려줌 프록시 패턴: 객체 접근할 때 한 번 거쳐야 하는 객체를 만들어 접근을 필터링하거나 수정 이터레이터 패턴 : 여러 자료형을 iterator라는 하나의 인터페이스로 순회 가능 ### Section 2 프로그래밍 패러다임 객체 지향 프로그래밍 * 객체들의 집합으로 프로그램의 상호작용 표현 * 데이터를 객체로 취급하여 내부에 선언된 메서드를 활용 * 설계 오래 걸리고 처리 속도 느림 * 특징 * 추상화 : 복잡한 시스템에서 핵심적인 개념 또는 기능을 요약 * 캡슐화 : 객체의 속성과 메서드 일부를 외부에 감춤 * 상속성 : 상위 클래스 특성을 하위 클래스가 이어받음. 코드 재사용, 계층 관계 생성, 유지 보수성. * 다형성 : 하나의 메서드나 클래스가 다양한 방법으로 동작. 오버로딩, 오버라이딩. 설계 원칙 * 단일 책임 원칙 : 모든 클래스는 각각 하나의 책임만을 가져야 한다 * 개방-폐쇄 원칙 : 확장에 대해 열려있고, 수정에 대해 닫혀있다 * 리스코프 치환 원칙 : 부모 자리에 자식 객체를 넣어도 문제 없어야 함 * 인터페이스 분리 원칙 : 하나의 일반적 인터페이스보다 구체적인 여러 개의 인터페이스 만들어라 * 의존 역전 원칙 : 상위 계층은 하위 계층의 변화에 대해 독립시켜라 절차적 프로그래밍 * 로직을 수행해야 할 연속적 계산 과정으로 구성 * 코드의 가독성이 좋고 실행 속도 빠름 * 모듈화가 어렵고 유지 보수성 떨어짐 ## Chapter 2 네트워크 ### Section 1 네트워크의 기초 네트워크 : 두 대 이상의 컴퓨터가 연결된 환경 * 처리량(throughput) : 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양 * 대역폭(bandwidth) : 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수 * 지연 시간(latency) : 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간 스푸핑 : LAN 상에서 패킷을 관련 없는 호스트에게 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것 ### Section 2 TCP/IP 4계층 모델 TCP/IP 4계층 * 애플리케이션 계층 : FTP/HTTP/SSH/DNS * 전송 계층 : TCP/UDP * 인터넷 계층 : IP/ARP * 링크 계층 : 이더넷 TCP * 패킷 사이 순서 보장, 수신 여부 확인 * 연결 시작 : 3-way handshake. SYN - SYN+ACK - ACK * 연결 해제 : 4-way handshake. FIN - ACK - FIN - ACK (이거 보낸 쪽이 TIME\_WAIT) ### Section 3 네트워크 기기 라우터 : 여러 네트워크를 연결, 구분하는 기기 ### Section 4 IP 주소 ARP (Address Resolution Protocol) * IP 주소에서 MAC 주소를 구하는 프로토콜 IPv4 : 32비트를 8비트 단위로 점 찍어 표시. `123.45.67.89` IPv6 : 64비트를 16비트 단위로 콜론 찍어 표시. `2001:db8::ff00:42:8329` 클래스 A,B,C : 일대일 통신에 사용. * A : 1바이트, B : 2바이트, C : 3바이트를 네트워크 주소에 사용 클래스 D : 멀티캐스트 통신에 사용 클래스 E : 예비용 주소 네트워크 첫 번째 주소 : 네트워크 주소 네트워크 마지막 주소 : 브로드캐스트용 주소 버리는 주소가 많아서 DHCP, IPv6, NAT 등장 * DHCP : 접속 때마다 IP 주소 자동 할당 * NAT : IP 주소를 다른 주소로 매핑 ## Chapter 3 운영 체제 ### Section 1 운영체제와 컴퓨터 운영체제 역할 * CPU 스케줄링과 프로세스 관리 * 메모리 관리 * 디스크 파일 관리 * I/O 디바이스 관리 운영체제 구조 * 인터페이스(GUI, CUI) * 시스템콜 : 운영체제가 커널에 접근하기 위한 인터페이스. 실행하면 커널 모드로 진입. * 커널 : 드라이버, 파일 시스템 등 CPU * 산술논리연산장치, 제어장치, 레지스터로 구성됨 * 인터럽트에 의해 단순히 메모리에 존재하는 명령어를 해석해서 실행 * 레지스터 : CPU 안의 매우 빠른 임시기억장치 * 산술논리연산장치(ALU) : 산술 연산, 논리 연산 담당 * 연산 과정 * 제어장치가 메모리와 레지스터에 계산할 값 로드 * 제어장치가 레지스터에 있는 값 계산하라고 ALU에 명령 * 계산한 값은 제어장치가 레지스터에서 메모리로 저장 인터럽트 * 어떤 신호가 들어왔을 때 CPU 일시 정지 * 인터럽트 벡터로 가서 우선순위에 따라 인터럽트 핸들러 함수 실행 * 하드웨어 인터럽트 : 키보드 연결, 마우스 연결 등 IO 디바이스에서 발생 * 소프트웨어 인터럽트(trap) : 프로세스 오류 등으로 프로세스가 시스템 콜 호출할 때 발생 DMA 컨트롤러 : IO 디바이스가 메모리에 직접 접근하게 하여 CPU 인터럽트 부하 막아줌 ### Section 2 메모리 메모리 계층 * 레지스터 : CPU 안의 작은 메모리. 속도 가장 빠름. 기억 용량 가장 작음 * 캐시(L1, L2 캐시) : L1은 CPU와 가깝고 L2는 CPU와 물리적 분리. 시간 지역성, 공간 지역성. * 메모리(RAM)/주기억장치 * 저장장치(HDD, SSD)/보조기억장치 가상 메모리 * 실제로 이용 가능한 메모리 자원을 추상화하여 프로세스가 메모리 혼자 쓰는 것처럼 착각하게 함 * 가상 주소 : logical address, 실제 메모리 주소 : physical address * 가상 주소는 MMU에 의해 실제 주소로 변환 * 페이지 테이블 : 가상 주소와 실제 주소 매핑 * TLB(Translation Lookaside Buffer) : 페이지 테이블의 캐시 * 가상 메모리에는 있는데 실제 메모리에 없으면 페이지 폴트 발생 * 페이지 폴트 나면 trap이 발생되어 OS에 알림 * OS는 실제 디스크에서 프레임 찾음 * 실제 메모리에 가져와서 페이지 교체 알고리즘 기반으로 교체 * 페이지 테이블 갱신시키고 명령어 다시 시작 스래싱(thrashing) * 페이지 폴트가 빈번하게 일어나는거 * 해결 * 적절한 페이지 교체 알고리즘 사용 * 작업 집합 : 각 프로세스가 필요로 하는 페이지 집합 메모리에 유지 * 물리 메모리 확장 * 프로세스 조정 : 동시 실행 프로세스 수를 조정 메모리 할당 * 연속 할당 : 프로세스 순서대로 할당 * 고정 분할 방식 : 메모리를 미리 나누어 관리. 내부 단편화 (할당된 블럭이 사용할 용량보다 큼) 발생. * 가변 분할 방식 : 프로그램 크기에 맞게 동적으로 메모리 나눠 사용. 외부 단편화 (총 메모리는 여유 있는데 가용 단일 블럭 없음) 발생. * first fit : 가용 리스트 시작부터 검색해서 맞는 거 할당. 시간 오래 걸릴 수 있음. * next fit : 이전 검색 끝난 지점부터 시작. 메모리 사용률 낮을 수 있음. * best fit : 가장 작은 여유 블럭 검색. 단순한 리스트 구조에선 모든 블럭 검색해야 함. * worst fit : 제일 큰 여유 블럭 검색. * 불연속 할당 : 메모리를 연속적으로 할당하지 않음 * 페이징 : 동일한 크기의 페이지 단위로 나눠 메모리 서로 다른 위치에 프로세스 할당. * 세그멘테이션 : 의미 단위인 세그먼트로 나눔. (코드, 데이터, 스택, 힙 영역 이랑 다르니까 혼동 조심) * 페이지드 세그멘테이션 : 세그멘테이션을 페이지 단위로 나눔. 페이지 교체 알고리즘 * FIFO : 맨 처음 왔던 페이지를 먼저 교체 * LRU : 참조가 가장 오래된 페이지 교체. * NUR(Not Used Recently, clock 알고리즘) : 시계 방향으로 돌면서 최근 참조 안된거 교체 * LFU : 가장 적게 참조된 페이지 교체. ### Section 3 프로세스와 스레드 프로세스 : 컴퓨터에서 실행되고 있는 프로그램 컴파일 과정 * 전처리 : 주석 제거, 헤더 파일 병합 * 컴파일러 : 어셈블리어 변환 * 어셈블러 : 목적 코드로 변환 * 링커 : 목적 코드랑 라이브러리 합쳐서 실행 가능한 파일로 변환 정적 라이브러리 * 라이브러리가 제공하는 모든 코드를 실행 파일에 넣음 * 시스템 환경 등 외부 의존도가 낮음 * 코드 중복 등 메모리 효율성이 떨어진다 동적 라이브러리 * 프로그램 실행 시 필요할 때만 DLL이라는 함수 정보를 통해 참조하여 라이브러리 사용 * 메모리 효율성이 좋음 * 외부 의존도가 높아진다 프로세스 메모리 구조 * 스택 : 지역 변수, 매개변수, 실행되는 함수에 의해 늘어나거나 줄어듦. * 힙 : 동적으로 할당하는 변수들을 담음. vector는 내부적으로 힙 영역 사용. * 데이터 영역 * bss : 초기값 설정 안 한 전역, 정적 변수 * data : 초기값 설정 한 전역, 정적 변수 * 코드 영역 : 프로그램 코드 PCB(Process Control Block, 프로세스 제어 블록) * 프로세스에 대한 메타데이터를 저장한 데이터 * 프로세스 생성 시에 운영체제가 PCB 생성 * 커널 스택 가장 앞부분에서 관리됨 * PCB를 기반으로 컨텍스트 스위칭 일어남 스레드는 스택 영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기 때문에 스레드 컨텍스트 스위칭은 비용이 더 적다 IPC(Unter Process Communication) * 프로세스끼리 데이터를 주고받음 * 클라와 서버가 소통하는 것도 IPC의 예 * 메모리가 완전히 공유되는 스레드보다는 속도가 떨어짐 * 공유 메모리 : 여러 프로세스에 동일한 메모리 블럭에 대한 접근 권한 부여 * 익명 파이프 : 임시 공간인 파이프로 단방향 데이터 주고받음 * 명명된 파이프 : 단방향 또는 양방향 파이프. 여러 파이프 동시에 사용 가능. 프로세스끼리, 다른 네트워크 상 컴퓨터와 통신 가능. * 메시지 큐 : 메시지를 큐 형태로 관리 멀티프로세싱 : 메모리 공유 안 해서 서로 소통이 어렵지만 하나 터져도 안정적임 멀티스레딩 : 메모리를 공유해서 효율성 높지만 하나 터지면 다 터짐 공유 자원 : 시스템 안에서 각 프로세스, 스레드가 함께 접근할 수 있는 모니터, 프린터, 메모리, 파일, 데이터 등의 자원이나 변수 * 경쟁 상태 : 공유 자원을 두 개 이상의 프로세스가 동시에 읽거나 쓰는 상황 임계 영역 : 둘 이상의 프로세스, 스레드가 공유 자원에 접근할 때 순서 등의 이유로 결과가 달라지는 코드 영역 * 해결 방법 : 뮤텍스(상호 배제), 세마포어(한정 대기), 모니터(융통성) * 뮤텍스 : 프로세스나 스레드가 공유 자원을 락 언락 * 세마포어 : 일반화된 뮤텍스. 공유 자원을 락 언락은 동일한데 세마포어가 신호 보내서 다른 프로세스가 사용. * 뮤텍스는 바이너리 세마포어지만 역은 성립 안 함 * 카운팅 세마포어 : 여러 개의 값을 가질 수 있는 세마포어. 여러 자원 접근 제어. * 모니터 : 공유 자원을 숨기고 접근 인터페이스만 제공. 모니터큐로 작업 순차적 처리. 교착 상태(deadlock) : 두 개 이상의 프로세스가 서로의 자원을 기다리며 중단 원인 * 상호 배제 : 한 프로세스가 자원을 독점하고 있으며 다른 프로세스는 접근 불가 * 점유 대기 : 특정 프로세스가 점유한 자원을 다른 프로세스가 요청 * 비선점 : 다른 프로세스의 자원을 강제적으로 가져올 수 없음 * 환형 대기 : A는 B 자원 요구, B는 A 자원 요구 해결 방법 * 자원 할당할 때 조건 성립하지 않게 설계 * 자원 할당 그래프 알고리즘, 은행원 알고리즘 등을 사용한다 * 교착 상태 발생하면 사이클 제거 * 매우 드물게 발생하기 때문에 처리 비용 제거 위해 교착 상태 발생하면 작업 종료 #### Section 4 CPU 스케줄링 알고리즘 비선점형 : 프로세스 강제 중지 없음 * FCFS(First Come, First Served) : 가장 먼저 온 것을 가장 먼저 처리 * SJF(Shortest Job First) : 실행 시간이 가장 짧은 프로세스를 먼저 처리 (과거 실행 시간 토대로 추측) * 우선순위 : 오래된 작업일수록 우선순위 높임(aging) 선점형 : 프로세스를 중단시키고 다른 프로세스에 CPU 할당 * 라운드 로빈(RR, Round Robin) : 각 프로세스는 동일한 할당 시간 * SRF(Shortest Remaining Time First) : 중간에 더 짧은 작업 들어오면 해당 프로세스 실행 * 다단계 큐 : 우선순위 큐 여러 개 사용하고 큐마다 다른 스케줄링 알고리즘 ## Chapter 4 데이터베이스 ### Section 1 데이터베이스의 기본 데이터베이스(DB) : 일정한 규칙 혹은 규약을 통해 구조화되어 저장되는 데이터 모음 DBMS(DataBase Management System) : 데이터베이스를 제어, 관리하는 통합 시스템 엔터티(entity) : 사람, 장소 등 여러 개의 속성을 지닌 명사. 회원이라는 엔터티는 아이디, 주소 등의 속성을 갖는다. 릴레이션(relation) * db에서 정보를 구분하여 저장하는 기본 단위 * 회원 하나에 relation 하나 * 관계형 데이터베이스에선 테이블이라고 함 * NoSQL 데이터베이스에선 컬렉션이라고 함 속성(attribute) : relation에서 관리하는 구체적 정보 도메인(domain) : relation에 포함된 각각의 속성들이 가질 수 있는 값의 집합. 성별이면 남,녀 1:1 관계 : 유저당 유저 이메일은 한 개 1:N 관계 : 한 유저당 여러 개 상품 장바구니에 넣을 수 있음 N:M 관계 : 학생도 강의 여러 개, 강의도 학생 여러 명 가능. 학생\_강의라는 테이블 따로 만들어짐. 유일성 : 중복되는 값이 없음 최소성 : 최소 필드만 써서 키 형성(복합키 있어도 하나로 되면 하나만) * 기본키(Primary Key) : 유일성, 최소성 만족 * 외래키(Foreign Key) : 다른 테이블의 기본키를 그대로 참조 * 후보키 : 기본키 될 수 있는 후보들. 유일성, 최소성 만족 * 대체키 : 기본키가 아닌 후보키들 * 슈퍼키 : 각 레코드를 유일하게 식별할 수 있는 유일성 만족 ### Section 2 ERD와 정규화 과정 제1정규화 : 한 칸에 데이터 하나만 제2정규화 : 기본키에 종속된거 다른 테이블로 빼기 (테이블 주제에 관련 없는거 다른 테이블로) 제3정규화 : 일반 컬럼에 종속된거 다른 테이블로 빼기 정규화할수록 수정 간편, 성능 하락(가능성 존재) ### Section 3 트랜잭션과 무결성 트랜잭션 : 쿼리 하나로 묶는 단위, ACID 특성 * 원자성(atomicity) : all or nothing * 일관성(consistency) : 허용된 방식으로만 데이터 변경 (0원 가진 놈이 송금 불가) * 격리성(isolation) : 트랜잭션 수행 시 서로 끼어들지 못함 * 지속성(durability) : 성공하면 영원히 반영 격리 수준 * READ\_UNCOMMITTED : 아직 커밋 안된 것도 조회 가능 * READ\_COMMITTED : 커밋 안된 건 못 읽음. 수정은 가능. * REPEATABLE\_READ : 트랜잭션이 수정한거 다른 트랜잭션이 수정 불가 * SERIALIZABLE : 트랜잭션 순차 진행 격리 수준에 따라 발생하는 현상 * phantom read : repeatable\_read부터 나타남. 이전 조회엔 없었는데 이번 조회엔 새 데이터가 나타남. * non-repeatable read : read\_committed부터 나타남. 이전 조회와 값이 다름. * dirty read : read\_uncommitted부터 나타남. 커밋 안 된 거 읽음. ### Section 6 조인의 종류 inner join : 두 테이블 모두 일치하는 행이 있는 부분만 표기 left outer join : 왼쪽 테이블 모든 행 표기 right outer join : 오른쪽 테이블 모든 행 표기 full outer join : 모두 표기 --- # Agent Instructions: Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter: ``` GET https://lazyartisan.gitbook.io/note/main-page/books/cs.md?ask= ``` The question should be specific, self-contained, and written in natural language. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.