Tornado 문서: 전 세계 개발자를 위한 종합 가이드

Tornado는 원래 FriendFeed에서 개발된 Python 웹 프레임워크이자 비동기 네트워킹 라이브러리입니다. 특히 각 사용자와의 긴 연결이 필요한 롱폴링(long-polling), 웹소켓(WebSockets) 및 기타 애플리케이션에 적합합니다. 논블로킹(non-blocking) 네트워크 I/O는 확장성이 매우 뛰어나고 고성능 웹 애플리케이션을 구축하는 데 강력한 선택이 됩니다. 이 종합 가이드는 Tornado의 핵심 개념을 안내하고 시작하는 데 도움이 되는 실용적인 예제를 제공합니다.

Tornado란 무엇인가?

핵심적으로 Tornado는 웹 프레임워크이자 비동기 네트워킹 라이브러리입니다. 전통적인 동기식 웹 프레임워크와 달리 Tornado는 단일 스레드, 이벤트 루프 기반 아키텍처를 사용합니다. 이는 연결당 스레드를 요구하지 않고도 많은 동시 연결을 처리할 수 있음을 의미하며, 이로 인해 더 효율적이고 확장 가능합니다.

Tornado의 주요 특징:

비동기 네트워킹: Tornado의 핵심은 비동기 I/O를 기반으로 구축되어 수천 개의 동시 연결을 효율적으로 처리할 수 있습니다.
웹 프레임워크: 요청 핸들러, 라우팅, 템플릿팅, 인증과 같은 기능을 포함하여 완전한 웹 프레임워크를 만듭니다.
웹소켓 지원: Tornado는 웹소켓을 훌륭하게 지원하여 서버와 클라이언트 간의 실시간 통신을 가능하게 합니다.
가볍고 빠름: 성능을 위해 설계된 Tornado는 가볍고 효율적이어서 오버헤드를 최소화하고 처리량을 극대화합니다.
사용 용이성: 고급 기능에도 불구하고 Tornado는 명확하고 잘 문서화된 API를 통해 비교적 배우고 사용하기 쉽습니다.

Tornado 환경 설정하기

Tornado 개발에 뛰어들기 전에 환경을 설정해야 합니다. 다음은 단계별 가이드입니다:

Python 설치: Python 3.6 이상이 설치되어 있는지 확인하세요. 공식 Python 웹사이트(python.org)에서 다운로드할 수 있습니다.
가상 환경 생성 (권장): venv 또는 virtualenv를 사용하여 프로젝트를 위한 격리된 환경을 만듭니다:
```
python3 -m venv myenv
source myenv/bin/activate  # Linux/macOS에서
myenv\Scripts\activate  # Windows에서
```
Tornado 설치: pip를 사용하여 Tornado를 설치합니다:
```
pip install tornado
```

첫 Tornado 애플리케이션

Tornado로 간단한 "Hello, World!" 애플리케이션을 만들어 보겠습니다. app.py라는 파일을 만들고 다음 코드를 추가하세요:

import tornado.ioloop
import tornado.web

class MainHandler(tornado.web.RequestHandler):
 def get(self):
  self.write("Hello, World!")

def make_app():
 return tornado.web.Application([
  (r"/", MainHandler),
 ])

if __name__ == "__main__":
 app = make_app()
 app.listen(8888)
 tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

이제 터미널에서 애플리케이션을 실행하세요:

python app.py

웹 브라우저를 열고 http://localhost:8888로 이동하세요. "Hello, World!" 메시지가 보일 것입니다.

설명:

tornado.ioloop: 비동기 작업을 처리하는 핵심 이벤트 루프입니다.
tornado.web: 요청 핸들러 및 라우팅과 같은 웹 프레임워크 구성 요소를 제공합니다.
MainHandler: 들어오는 HTTP 요청을 처리하는 방법을 정의하는 요청 핸들러입니다. get() 메서드는 GET 요청에 대해 호출됩니다.
tornado.web.Application: URL 패턴을 요청 핸들러에 매핑하여 Tornado 애플리케이션을 생성합니다.
app.listen(8888): 서버를 시작하고 포트 8888에서 들어오는 연결을 수신 대기합니다.
tornado.ioloop.IOLoop.current().start(): 이벤트 루프를 시작하여 들어오는 요청을 처리하고 비동기 작업을 처리합니다.

요청 핸들러와 라우팅

요청 핸들러는 Tornado 웹 애플리케이션의 기반입니다. URL에 따라 들어오는 HTTP 요청을 처리하는 방법을 정의합니다. 라우팅은 URL을 특정 요청 핸들러에 매핑합니다.

요청 핸들러 정의하기:

요청 핸들러를 만들려면 tornado.web.RequestHandler를 서브클래싱하고 적절한 HTTP 메서드(get, post, put, delete 등)를 구현합니다.

class MyHandler(tornado.web.RequestHandler):
 def get(self):
  self.write("이것은 GET 요청입니다.")

 def post(self):
  data = self.request.body.decode('utf-8')
  self.write(f"수신된 POST 데이터: {data}")

라우팅:

라우팅은 tornado.web.Application을 생성할 때 구성됩니다. 각 튜플이 URL 패턴과 해당 요청 핸들러를 포함하는 튜플 목록을 제공합니다.

app = tornado.web.Application([
 (r"/", MainHandler),
 (r"/myhandler", MyHandler),
])

URL 패턴:

URL 패턴은 정규식입니다. 정규식 그룹을 사용하여 URL의 일부를 캡처하고 이를 요청 핸들러 메서드에 인수로 전달할 수 있습니다.

class UserHandler(tornado.web.RequestHandler):
 def get(self, user_id):
  self.write(f"사용자 ID: {user_id}")

app = tornado.web.Application([
 (r"/user/([0-9]+)", UserHandler),
])

이 예에서 /user/([0-9]+)는 /user/123과 같은 URL과 일치합니다. ([0-9]+) 부분은 하나 이상의 숫자를 캡처하여 UserHandler의 get 메서드에 user_id 인수로 전달합니다.

템플릿팅

Tornado는 간단하고 효율적인 템플릿 엔진을 포함합니다. 템플릿은 프레젠테이션 로직을 애플리케이션 로직과 분리하여 동적으로 HTML을 생성하는 데 사용됩니다.

템플릿 생성하기:

템플릿은 일반적으로 별도의 파일(예: index.html)에 저장됩니다. 다음은 간단한 예입니다:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
 <title>My Website</title>
</head>
<body>
 <h1>환영합니다, {{ name }}!</h1>
 <p>오늘은 {{ today }}입니다.</p>
</body>
</html>

{{ name }}과 {{ today }}는 템플릿이 렌더링될 때 실제 값으로 대체될 자리 표시자입니다.

템플릿 렌더링하기:

템플릿을 렌더링하려면 요청 핸들러에서 render() 메서드를 사용합니다:

class TemplateHandler(tornado.web.RequestHandler):
 def get(self):
  name = "John Doe"
  today = "2023-10-27"
  self.render("index.html", name=name, today=today)

애플리케이션 설정에서 template_path 설정이 올바르게 구성되었는지 확인하세요. 기본적으로 Tornado는 애플리케이션 파일과 동일한 디렉토리에 있는 templates라는 디렉토리에서 템플릿을 찾습니다.

app = tornado.web.Application([
 (r"/template", TemplateHandler),
], template_path="templates")

템플릿 구문:

Tornado 템플릿은 다음과 같은 다양한 기능을 지원합니다:

변수: {{ variable }}
제어 흐름: {% if condition %} ... {% else %} ... {% end %}, {% for item in items %} ... {% end %}
함수: {{ function(argument) }}
포함: {% include "another_template.html" %}
이스케이핑: Tornado는 교차 사이트 스크립팅(XSS) 공격을 방지하기 위해 HTML 엔티티를 자동으로 이스케이프 처리합니다. {% raw variable %}을 사용하여 이스케이핑을 비활성화할 수 있습니다.

비동기 작업

Tornado의 강점은 비동기 기능에 있습니다. 비동기 작업을 통해 애플리케이션은 논블로킹 I/O를 수행하여 성능과 확장성을 향상시킬 수 있습니다. 이는 데이터베이스 쿼리나 네트워크 요청과 같이 외부 리소스를 기다리는 작업에 특히 유용합니다.

`@tornado.gen.coroutine`:

@tornado.gen.coroutine 데코레이터는 yield 키워드를 사용하여 비동기 코드를 작성할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 비동기 코드가 동기 코드처럼 보이고 동작하게 하여 가독성과 유지 관리성을 향상시킵니다.

import tornado.gen
import tornado.httpclient

class AsyncHandler(tornado.web.RequestHandler):
 @tornado.gen.coroutine
 def get(self):
  http_client = tornado.httpclient.AsyncHTTPClient()
  response = yield http_client.fetch("http://example.com")
  self.write(response.body.decode('utf-8'))

이 예에서 http_client.fetch()는 Future를 반환하는 비동기 작업입니다. yield 키워드는 Future가 해결될 때까지 코루틴의 실행을 일시 중단합니다. Future가 해결되면 코루틴이 재개되고 응답 본문이 클라이언트에 기록됩니다.

`tornado.concurrent.Future`:

Future는 아직 사용 가능하지 않을 수 있는 비동기 작업의 결과를 나타냅니다. Future 객체를 사용하여 비동기 작업을 함께 연결하고 오류를 처리할 수 있습니다.

`tornado.ioloop.IOLoop`:

IOLoop는 Tornado의 비동기 엔진의 심장입니다. 파일 디스크립터와 소켓의 이벤트를 모니터링하고 적절한 핸들러에 전달합니다. 일반적으로 IOLoop와 직접 상호 작용할 필요는 없지만 비동기 작업을 처리하는 데 있어 그 역할을 이해하는 것이 중요합니다.

웹소켓

Tornado는 웹소켓을 훌륭하게 지원하여 서버와 클라이언트 간의 실시간 통신을 가능하게 합니다. 웹소켓은 채팅 애플리케이션, 온라인 게임, 실시간 대시보드와 같이 양방향, 저지연 통신이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

웹소켓 핸들러 생성하기:

웹소켓 핸들러를 만들려면 tornado.websocket.WebSocketHandler를 서브클래싱하고 다음 메서드를 구현합니다:

open(): 새 웹소켓 연결이 설정될 때 호출됩니다.
on_message(message): 클라이언트로부터 메시지를 수신했을 때 호출됩니다.
on_close(): 웹소켓 연결이 닫힐 때 호출됩니다.

import tornado.websocket

class WebSocketHandler(tornado.websocket.WebSocketHandler):
 def open(self):
  print("웹소켓이 열렸습니다")

 def on_message(self, message):
  self.write_message(f"당신이 보낸 메시지: {message}")

 def on_close(self):
  print("웹소켓이 닫혔습니다")

 def check_origin(self, origin):
  return True # 교차 출처 웹소켓 연결 허용

애플리케이션에 웹소켓 통합하기:

애플리케이션의 라우팅 구성에 웹소켓 핸들러를 추가합니다:

app = tornado.web.Application([
 (r"/ws", WebSocketHandler),
])

클라이언트 측 구현:

클라이언트 측에서는 JavaScript를 사용하여 웹소켓 연결을 설정하고 메시지를 보내고 받을 수 있습니다:

const websocket = new WebSocket("ws://localhost:8888/ws");

websocket.onopen = () => {
 console.log("웹소켓 연결이 설정되었습니다");
 websocket.send("클라이언트에서 보낸 Hello!");
};

websocket.onmessage = (event) => {
 console.log("수신된 메시지:", event.data);
};

websocket.onclose = () => {
 console.log("웹소켓 연결이 닫혔습니다");
};

인증 및 보안

보안은 웹 애플리케이션 개발의 중요한 측면입니다. Tornado는 인증, 권한 부여 및 일반적인 웹 취약점에 대한 보호를 포함하여 애플리케이션을 보호하는 데 도움이 되는 여러 기능을 제공합니다.

인증:

인증은 사용자의 신원을 확인하는 프로세스입니다. Tornado는 다음과 같은 다양한 인증 체계에 대한 내장 지원을 제공합니다:

쿠키 기반 인증: 쿠키에 사용자 자격 증명을 저장합니다.
타사 인증 (OAuth): Google, Facebook, Twitter와 같은 인기 있는 소셜 미디어 플랫폼과 통합합니다.
API 키: API 요청 인증에 API 키를 사용합니다.

권한 부여:

권한 부여는 사용자가 특정 리소스에 액세스할 권한이 있는지 확인하는 프로세스입니다. 요청 핸들러에 권한 부여 로직을 구현하여 사용자 역할이나 권한에 따라 액세스를 제한할 수 있습니다.

보안 모범 사례:

교차 사이트 스크립팅(XSS) 보호: Tornado는 XSS 공격을 방지하기 위해 HTML 엔티티를 자동으로 이스케이프 처리합니다. 항상 render() 메서드를 사용하여 템플릿을 렌더링하고 요청 핸들러에서 직접 HTML을 생성하지 마십시오.
사이트 간 요청 위조(CSRF) 보호: CSRF 공격을 방지하기 위해 애플리케이션 설정에서 CSRF 보호를 활성화하십시오.
HTTPS: 서버와 클라이언트 간의 통신을 암호화하기 위해 항상 HTTPS를 사용하십시오.
입력 유효성 검사: 주입 공격 및 기타 취약점을 방지하기 위해 모든 사용자 입력을 유효성 검사하십시오.
정기적인 보안 감사: 잠재적인 취약점을 식별하고 해결하기 위해 정기적인 보안 감사를 수행하십시오.

배포

Tornado 애플리케이션을 배포하는 데는 웹 서버 구성, 프로세스 관리자 설정, 성능 최적화 등 여러 단계가 포함됩니다.

웹 서버:

Nginx나 Apache와 같은 웹 서버 뒤에 Tornado를 배포할 수 있습니다. 웹 서버는 리버스 프록시 역할을 하여 들어오는 요청을 Tornado 애플리케이션으로 전달합니다.

프로세스 관리자:

Supervisor나 systemd와 같은 프로세스 관리자를 사용하여 Tornado 프로세스를 관리하고, 충돌 시 자동으로 다시 시작되도록 할 수 있습니다.

성능 최적화:

프로덕션 준비된 이벤트 루프 사용: 성능 향상을 위해 uvloop와 같은 프로덕션 준비된 이벤트 루프를 사용하십시오.
gzip 압축 활성화: HTTP 응답 크기를 줄이기 위해 gzip 압축을 활성화하십시오.
정적 파일 캐싱: 서버 부하를 줄이기 위해 정적 파일을 캐시하십시오.
성능 모니터링: New Relic이나 Prometheus와 같은 도구를 사용하여 애플리케이션 성능을 모니터링하십시오.

국제화(i18n) 및 현지화(l10n)

글로벌 사용자를 위한 애플리케이션을 구축할 때는 국제화(i18n)와 현지화(l10n)를 고려하는 것이 중요합니다. i18n은 엔지니어링 변경 없이 다양한 언어와 지역에 적응할 수 있도록 애플리케이션을 설계하는 프로세스입니다. l10n은 로케일별 구성 요소를 추가하고 텍스트를 번역하여 특정 언어 또는 지역에 맞게 국제화된 애플리케이션을 조정하는 프로세스입니다.

Tornado와 i18n/l10n

Tornado 자체에는 내장된 i18n/l10n 라이브러리가 없습니다. 그러나 `gettext`와 같은 표준 Python 라이브러리나 Babel과 같은 더 정교한 프레임워크를 쉽게 통합하여 Tornado 애플리케이션 내에서 i18n/l10n을 처리할 수 있습니다.

`gettext` 사용 예제:

1. **로케일 설정:** 지원하려는 각 언어에 대한 디렉토리를 만들고, 메시지 카탈로그(일반적으로 `.mo` 파일)를 포함합니다.

locales/
 en/LC_MESSAGES/messages.mo
 fr/LC_MESSAGES/messages.mo
 de/LC_MESSAGES/messages.mo

2. **번역 가능한 문자열 추출:** `xgettext`와 같은 도구를 사용하여 Python 코드에서 번역 가능한 문자열을 `.po` 파일(Portable Object)로 추출합니다. 이 파일에는 원본 문자열과 번역을 위한 자리 표시자가 포함됩니다.

xgettext -d messages -o locales/messages.po your_tornado_app.py

3. **문자열 번역:** 각 언어에 대한 `.po` 파일의 문자열을 번역합니다.

4. **번역 컴파일:** `.po` 파일을 런타임에 `gettext`가 사용하는 `.mo` 파일(Machine Object)로 컴파일합니다.

msgfmt locales/fr/LC_MESSAGES/messages.po -o locales/fr/LC_MESSAGES/messages.mo

5. **Tornado 애플리케이션에 통합:**

import gettext
import locale
import os
import tornado.web

class BaseHandler(tornado.web.RequestHandler):
 def initialize(self):
  try:
  locale.setlocale(locale.LC_ALL, self.get_user_locale().code)
  except locale.Error:
  # 시스템에서 지원하지 않는 로케일의 경우 처리
  print(f"로케일 {self.get_user_locale().code}은(는) 지원되지 않습니다")

  translation = gettext.translation('messages', 'locales', languages=[self.get_user_locale().code])
  translation.install()
  self._ = translation.gettext

 def get_current_user_locale(self):
  # 사용자 로케일을 결정하는 로직 (예: Accept-Language 헤더, 사용자 설정 등)
  # 이것은 단순화된 예제이므로 더 강력한 해결책이 필요합니다
  accept_language = self.request.headers.get('Accept-Language', 'en')
  return tornado.locale.get(accept_language.split(',')[0].split(';')[0])

class MainHandler(BaseHandler):
 def get(self):
  self.render("index.html", _=self._)

settings = {
 "template_path": os.path.join(os.path.dirname(__file__), "templates"),
}

app = tornado.web.Application([
 (r"/", MainHandler),
], **settings)

6. **템플릿 수정:** `_()` 함수(gettext.gettext에 바인딩됨)를 사용하여 템플릿에서 번역할 문자열을 표시합니다.

<h1>{{ _("Welcome to our website!") }}</h1>
<p>{{ _("This is a translated paragraph.") }}</p>

글로벌 사용자를 위한 중요 고려 사항:

**문자 인코딩:** 광범위한 문자를 지원하기 위해 항상 UTF-8 인코딩을 사용하십시오.
**날짜 및 시간 형식:** 로케일별 날짜 및 시간 형식을 사용하십시오. Python의 `strftime` 및 `strptime` 함수는 로케일 설정과 함께 사용할 수 있습니다.
**숫자 형식:** 로케일별 숫자 형식(예: 소수점 구분 기호, 천 단위 구분 기호)을 사용하십시오. `locale` 모듈이 이 기능을 제공합니다.
**통화 형식:** 로케일별 통화 형식을 사용하십시오. 더 고급 통화 처리를 위해 `Babel`과 같은 라이브러리 사용을 고려하십시오.
**오른쪽에서 왼쪽(RTL) 언어:** 아랍어 및 히브리어와 같은 RTL 언어를 지원하십시오. 이는 웹사이트 레이아웃을 미러링하는 것을 포함할 수 있습니다.
**번역 품질:** 정확하고 문화적으로 적절한 번역을 위해 전문 번역가를 고용하십시오. 기계 번역은 좋은 출발점이 될 수 있지만 종종 사람의 검토가 필요합니다.
**사용자 로케일 감지:** 사용자 선호도, 브라우저 설정 또는 IP 주소를 기반으로 강력한 로케일 감지를 구현하십시오. 사용자가 선호하는 언어를 수동으로 선택할 수 있는 방법을 제공하십시오.
**테스팅:** 모든 것이 올바르게 표시되는지 확인하기 위해 다른 로케일로 애플리케이션을 철저히 테스트하십시오.

고급 주제

사용자 정의 오류 페이지:

오류가 발생했을 때 Tornado가 표시하는 오류 페이지를 사용자 정의할 수 있습니다. 이를 통해 더 사용자 친화적인 경험을 제공하고 디버깅 정보를 포함할 수 있습니다.

사용자 정의 설정:

애플리케이션 구성에서 사용자 정의 설정을 정의하고 요청 핸들러에서 액세스할 수 있습니다. 이는 데이터베이스 연결 문자열이나 API 키와 같은 애플리케이션별 매개 변수를 저장하는 데 유용합니다.

테스팅:

Tornado 애플리케이션이 올바르게 안전하게 작동하는지 확인하기 위해 철저히 테스트하십시오. 단위 테스트, 통합 테스트 및 엔드투엔드 테스트를 사용하여 애플리케이션의 모든 측면을 다루십시오.

결론

Tornado는 확장 가능하고 고성능인 웹 애플리케이션을 구축하는 데 매우 적합한 강력하고 다재다능한 웹 프레임워크입니다. 비동기 아키텍처, 웹소켓 지원, 사용하기 쉬운 API는 전 세계 개발자들에게 인기 있는 선택이 되게 합니다. 이 종합 가이드의 지침과 예제를 따르면 자신만의 Tornado 애플리케이션을 구축하고 그 많은 기능을 활용할 수 있습니다.

가장 최신 정보와 모범 사례를 보려면 공식 Tornado 문서를 참조하는 것을 잊지 마십시오. 즐거운 코딩 되세요!