[추가자료] 8.3 웹 프레임워크 - Django 소개

Django

 

Django는 고급 웹 애플리케이션을 빠르게 개발하기 위한 고수준의 파이썬 웹 프레임워크입니다. "Don't repeat yourself" (DRY) 원칙을 따르는 것을 목표로 하여, 반복적인 작업을 줄이고 개발 시간을 단축할 수 있도록 설계되었습니다. 여러분야에서 유용하게 사용될 수 있는 Django의 특징과 기능을 살펴보겠습니다.

주요 특징

1. 객체 관계 매핑 (ORM):
   • Django ORM은 데이터베이스 테이블을 파이썬 클래스로 표현합니다. 이를 통해 복잡한 SQL 쿼리 없이도 데이터베이스를 쉽게 조작할 수 있습니다.
2. 자동화된 관리 인터페이스:
   • Django는 모델에 대해 자동으로 생성되는 관리 인터페이스를 제공하여, 관리자가 데이터베이스를 쉽게 관리할 수 있게 합니다.
3. 뛰어난 보안:
   • Django는 보안 측면에서 많은 기능을 자동으로 처리합니다. 예를 들어, SQL 인젝션, 크로스 사이트 스크립팅, 크로스 사이트 요청 위조 등을 방지하는 기능을 내장하고 있습니다.
4. 확장성:
   • Django는 "app" 개념을 도입하여 기능을 잘게 나누고, 이를 통해 큰 프로젝트도 관리하기 쉽게 합니다. 각 app은 특정 기능을 수행하며, 프로젝트 내에서 재사용이 가능합니다.
5. 다양한 미들웨어 지원:
   • Django의 미들웨어는 요청과 응답을 처리하기 전후로 다양한 작업을 수행할 수 있게 해줍니다.
6. 강력한 템플릿 시스템:
   • Django의 템플릿 시스템은 Python 코드와 HTML을 분리하여 웹 페이지를 동적으로 생성할 수 있게 해줍니다.
7. 내장된 서버 및 개발 도구:
   • Django는 개발과 테스트를 위한 내장 서버를 제공하며, 여러 가지 편리한 개발 도구를 함께 제공합니다.

Django의 아키텍처

Django는 MVT (Model-View-Template) 아키텍처를 사용합니다. 이는 MVC (Model-View-Controller)와 유사하지만, Django에서는 Controller 대신 View가 요청을 처리하고, Template이 사용자에게 정보를 표시하는 역할을 합니다.

1. Model:
   • 데이터의 구조를 정의하며, 데이터베이스의 테이블로 매핑됩니다.
2. View:
   • 비즈니스 로직을 처리하고 모델을 통해 데이터를 요청하거나 업데이트합니다. 또한 적절한 템플릿을 호출하여 응답을 구성합니다.
3. Template:
   • 사용자 인터페이스를 담당하며, HTML로 표현됩니다. View로부터 데이터를 전달받아 사용자가 보는 웹 페이지를 생성합니다.

사용 사례

• 대규모 시스템에서의 관리와 운영
• 콘텐츠 관리 시스템 (CMS)
• 사회적 네트워크 서비스
• 전자 상거래 플랫폼

Django는 그 특성상 빠른 개발이 필요한 다양한 웹 애플리케이션에서 강력한 성능을 발휘합니다. 또한, 활발한 커뮤니티와 방대한 문서, 다수의 외부 패키지 지원 덕분에 많은 개발자에게 선호되는 웹 프레임워크 중 하나입니다.

Django의 개발 역사

Django는 웹 개발의 복잡성을 감소시키기 위해 2003년에 로렌스 저널-월드 신문을 위한 웹 애플리케이션을 개발하는 과정에서 처음 개발되었습니다. 이 프로젝트의 원 개발자인 Adrian Holovaty와 Simon Willison은 웹 개발을 더 빠르고 효율적으로 만들 수 있는 프레임워크의 필요성을 느꼈습니다. Django는 이러한 요구에 부응하기 위해 만들어졌으며, 이름은 재즈 기타리스트 Django Reinhardt에서 따왔습니다.

주요 역사적 사건

1. 2005년: Django는 BSD 라이센스 하에 오픈 소스로 공개되었습니다. 이는 Django가 보다 넓은 커뮤니티에 의해 개선될 수 있는 기반을 마련해 주었습니다.
2. 2008년: Django Software Foundation (DSF)이 설립되었습니다. DSF는 Django 프로젝트의 발전과 진흥을 위해 설립된 비영리 조직으로, Django의 지속적인 개발과 커뮤니티 활동을 지원합니다.
3. 버전 업데이트: Django는 꾸준히 발전을 거듭하며 많은 버전 업데이트를 거쳤습니다. 이러한 업데이트는 보안 강화, 새로운 기능 추가, 성능 개선 등을 포함하고 있습니다. 예를 들어, Django 1.0 (2008년), Django 2.0 (2017년), Django 3.0 (2019년) 등 주요 버전이 발표되었습니다.
4. 현대적 기능의 통합: 시간이 흐르면서 Django는 비동기 프로그래밍 지원, JSONField의 데이터베이스 지원, 보안 강화 기능 등 현대적인 웹 애플리케이션 개발에 필수적인 여러 기능들을 통합해 왔습니다.
5. 커뮤니티의 성장과 기여: Django는 전 세계적으로 활발한 커뮤니티를 형성하고 있으며, DjangoCon 같은 컨퍼런스는 개발자들에게 지식을 공유하고 네트워크를 형성하는 중요한 장소가 되었습니다.

Django는 웹 개발을 간소화하고 가속화하는 데 중점을 두고 있으며, 꾸준한 업데이트와 커뮤니티의 지원을 통해 오늘날에도 계속해서 많은 개발자들에게 사랑받는 프레임워크로 자리 잡고 있습니다.

Django VS Spring Framework

Django를 Java 웹 프레임워크와 비교할 때, 가장 적합한 비교 대상은 Spring Framework입니다. Spring은 Java 생태계에서 광범위하게 사용되는 강력한 웹 개발 프레임워크로, 엔터프라이즈급 애플리케이션을 개발할 때 자주 선택됩니다. Django와 Spring 모두 웹 개발에 필요한 다양한 기능을 제공하면서, 크고 복잡한 애플리케이션의 개발을 간소화하는 데 강점을 가지고 있습니다.

Spring Framework

Spring은 2003년에 Rod Johnson에 의해 개발되었으며, 종속성 주입(Dependency Injection)과 관점지향 프로그래밍(Aspect-Oriented Programming) 같은 디자인 패턴을 웹 개발에 적용할 수 있게 해줍니다. 이러한 특성은 Spring을 매우 유연하게 만들며, 다양한 환경에서의 적용을 가능하게 합니다.

비교 포인트

1. 프로그래밍 언어:
   • Django는 Python으로 작성되었고, Python의 간결함과 유연성을 이용합니다.
   • Spring은 Java로 작성되었으며, Java의 강력한 타입 시스템과 오랜 기간 동안 축적된 엔터프라이즈급 라이브러리와 툴을 활용합니다.
2. 성능:
   • Java는 일반적으로 Python보다 실행 속도가 빠르며, 대규모 시스템에서 더 우수한 성능을 제공할 수 있습니다.
   • Django는 개발 속도와 런타임 성능의 균형을 잘 맞추고 있지만, 고성능이 필요한 애플리케이션에서는 Java 기반 프레임워크가 더 선호될 수 있습니다.
3. 용도와 적합성:
   • Django는 빠르게 개발할 수 있는 웹 애플리케이션에 적합하며, CMS, 소셜 네트워킹 사이트, 소규모에서 중규모의 데이터 중심 애플리케이션에 자주 사용됩니다.
   • Spring은 복잡하고, 확장성이 뛰어난 애플리케이션에 강점을 가지며, 엔터프라이즈급 애플리케이션과 대규모 시스템에 적합합니다.
4. 커뮤니티와 지원:
   • Django와 Spring 모두 매우 활발한 개발 커뮤니티와 광범위한 문서를 제공합니다. 또한, 두 프레임워크 모두 대규모 컨퍼런스와 사용자 그룹을 보유하고 있습니다.

이렇게 Django와 Spring은 각각의 장점을 가지고 있으며, 선택할 때는 프로젝트의 요구 사항, 개발 팀의 기술 스택, 성능 요구 사항 등을 고려해야 합니다. 두 프레임워크 모두 강력하고 유연하여 다양한 유형의 웹 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.

Django 설치

Django를 설치하는 과정은 매우 간단합니다. 파이썬이 설치된 시스템에서 몇 가지 명령어를 통해 쉽게 설치할 수 있습니다. 아래는 Django를 설치하는 기본적인 단계입니다:

필수 조건

• Python 설치: Django는 Python에 의존하므로, 시스템에 Python이 미리 설치되어 있어야 합니다. Python 3.6 이상 버전을 권장합니다.

설치 단계

1. 가상 환경 설정 (선택사항, 하지만 권장됨)
   • Python 프로젝트에는 독립적인 환경을 제공하는 가상 환경을 사용하는 것이 좋습니다. 이를 통해 Django를 포함한 패키지들이 시스템의 다른 Python 프로젝트와 충돌하지 않습니다. venv 모듈을 사용하여 가상 환경을 만들 수 있습니다:

     python -m venv myenv
     source myenv/bin/activate  # Linux/Mac
     myenv\Scripts\activate  # Windows

2. Django 설치
   • 가상 환경을 활성화한 후, pip를 사용하여 Django를 설치할 수 있습니다:

     pip install django

3. Django 프로젝트 시작
   • 설치가 완료되면, Django 프로젝트를 시작할 준비가 된 것입니다. 다음 명령어를 사용하여 새 프로젝트를 생성할 수 있습니다:

     django-admin startproject myproject

   • 이 명령어는 myproject라는 디렉터리를 생성하며, 프로젝트의 기본 구조를 설정합니다.
4. 개발 서버 실행
   • 프로젝트 디렉터리로 이동한 후, Django 개발 서버를 시작할 수 있습니다:

     cd myproject
     python manage.py runserver

   • 기본적으로, 개발 서버는 http://127.0.0.1:8000/ 주소에서 실행됩니다. 웹 브라우저를 열고 이 주소를 방문하면, Django의 기본 환영 페이지를 볼 수 있습니다.

위의 단계를 따르면 Django가 설치되며, 간단한 웹 서버를 통해 바로 웹 개발을 시작할 수 있습니다. 각 단계에 필요한 명령어는 터미널이나 커맨드 프롬프트에서 실행해야 합니다.

Django 서버의 이중화시 고려사항

Django 서버를 이중화하려면 여러 서버 인스턴스를 운영하고, 이를 관리하는 로드 밸런서를 설정해야 합니다. 이중화는 서버의 고가용성을 보장하고, 하나의 서버에 문제가 발생했을 때 서비스의 연속성을 유지할 수 있게 해줍니다. Django를 이용한 서버 이중화를 구현하기 위한 기본적인 절차는 다음과 같습니다.

1. 여러 서버 인스턴스 준비

• Django 애플리케이션을 여러 서버에 배포합니다. 각 서버는 동일한 Django 애플리케이션 코드를 실행해야 합니다.

2. 데이터베이스 중앙 집중화

• 모든 서버가 하나의 중앙 데이터베이스를 공유하도록 설정합니다. 이는 모든 인스턴스가 일관된 데이터에 접근할 수 있게 해줍니다.

3. 정적 파일과 미디어 파일 공유

• 정적 파일(CSS, JavaScript, 이미지 등)과 미디어 파일을 서버들 간에 공유할 수 있도록 해야 합니다. 이를 위해 Amazon S3, Google Cloud Storage, 혹은 NFS 같은 공유 스토리지 시스템을 사용할 수 있습니다.

4. 로드 밸런서 설정

• 로드 밸런서를 사용하여 클라이언트의 요청을 여러 서버 인스턴스로 분산시킵니다. 로드 밸런서는 각 서버의 부하를 모니터링하고, 트래픽을 균등하게 분배합니다. NGINX, HAProxy 또는 클라우드 서비스 제공업체(AWS, Azure, Google Cloud 등)의 로드 밸런싱 솔루션을 사용할 수 있습니다.

5. 세션 관리

• 여러 서버 인스턴스 간에 세션 정보를 공유해야 합니다. Django의 기본 세션 관리 시스템은 로컬 서버에 세션을 저장합니다. 분산 환경에서는 세션을 데이터베이스나 캐시 시스템(Redis, Memcached)에 저장하여 모든 인스턴스가 접근할 수 있도록 해야 합니다.

6. 모니터링 및 로깅

• 시스템의 건강 상태를 모니터링하고, 문제를 신속하게 진단할 수 있도록 로깅과 모니터링 도구를 구축합니다. ELK 스택(Elasticsearch, Logstash, Kibana), Prometheus, Grafana 등을 사용하여 로그를 수집하고 분석할 수 있습니다.

7. 자동화 및 오케스트레이션

• 서버 인스턴스의 배포, 관리 및 확장을 자동화하기 위해 Docker와 Kubernetes 같은 컨테이너 오케스트레이션 도구를 사용할 수 있습니다. 이러한 도구는 서비스의 배포, 스케일링 및 관리를 자동화하여 운영 효율성을 높여줍니다.

이렇게 설정하면 Django 기반의 웹 애플리케이션을 높은 가용성으로 운영할 수 있으며, 사용자 증가나 트래픽 변동에 유연하게 대응할 수 있습니다. 이중화 구성은 복잡할 수 있지만, 서비스의 안정성과 확장성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

Hello, World!

Django에서 간단한 "Hello, World!" 웹 페이지를 만들어 보는 과정은 초보자에게도 Django의 기본 구조와 웹 애플리케이션의 동작 원리를 이해하는 데 도움이 됩니다. 아래 단계를 따라 Django에서 "Hello, World!" 프로그램을 만들어 보겠습니다.

1. Django 설치 및 프로젝트 생성

먼저, Django가 설치되어 있지 않다면 설치를 진행해야 합니다. 새로운 Django 프로젝트를 시작하기 전에 가상 환경을 설정하는 것이 좋습니다. 아래 명령어를 사용하여 Django를 설치하고 새 프로젝트를 만들 수 있습니다.

# 가상 환경 생성 및 활성화
python -m venv myenv
source myenv/bin/activate  # Linux/Mac
myenv\Scripts\activate  # Windows

# Django 설치
pip install django

# 새로운 Django 프로젝트 생성
django-admin startproject helloworld
cd helloworld

2. 애플리케이션 생성

Django 프로젝트 내에서 별도의 애플리케이션을 생성하여 기능을 구현할 수 있습니다. "hello"라는 이름의 애플리케이션을 만들어 봅시다.

python manage.py startapp hello

3. 뷰 생성

hello 애플리케이션의 views.py 파일을 열고 다음과 같이 "Hello, World!"를 반환하는 뷰를 추가합니다.

from django.http import HttpResponse

def hello_world(request):
    return HttpResponse("Hello, World!")

4. URL 매핑

이제 만든 뷰를 URL에 연결해야 합니다. hello 애플리케이션에 urls.py 파일을 만들고 다음과 같이 작성합니다.

# hello/urls.py
from django.urls import path
from .views import hello_world

urlpatterns = [
    path('', hello_world, name='hello'),
]

그리고 프로젝트의 주 urls.py 파일 (helloworld/urls.py)을 수정하여 hello 애플리케이션의 URL 설정을 포함시킵니다.

# helloworld/urls.py
from django.contrib import admin
from django.urls import include, path

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('hello/', include('hello.urls')),  # 여기에 추가
]

5. 서버 실행

모든 설정이 완료되었다면, Django 개발 서버를 시작하고 브라우저에서 http://127.0.0.1:8000/hello/ 주소로 접속하여 결과를 확인할 수 있습니다.

python manage.py runserver

이제 서버를 실행하고 위 URL로 접속하면, "Hello, World!" 메시지가 표시되는 것을 볼 수 있습니다. 이것으로 Django에서 간단한 "Hello, World!" 애플리케이션을 만드는 과정을 완료했습니다.

Django의 요청 처리과정

Django에서의 요청 처리 과정은 클라이언트로부터 웹 요청이 시작되어 서버에서 처리되고 다시 클라이언트로 응답이 전송되는 일련의 단계를 포함합니다. 아래는 Django의 주요 프로세스 흐름을 단계별로 설명합니다:

1. 요청 수신

• 클라이언트 요청: 사용자가 웹 브라우저를 통해 특정 URL에 접속하면 HTTP 요청이 Django 서버로 전송됩니다.

2. URL 라우터

• URLconf 설정: 요청 받은 URL은 Django의 URL 라우터(URLconf)를 통해 처리됩니다. URLconf는 프로젝트의 urls.py 파일에 정의된 URL 패턴과 매칭되어 해당 요청을 처리할 뷰 함수나 클래스를 결정합니다.

3. 뷰

• 뷰 처리: URL 매칭에 성공하면 Django는 해당 뷰를 호출합니다. 뷰는 요청을 받아 처리하는 로직을 담고 있으며, 데이터베이스 조회, 처리 규칙 적용 등의 작업을 수행할 수 있습니다.
• 모델 사용: 필요한 데이터 처리가 있다면, 뷰는 모델을 통해 데이터베이스에 접근합니다. 모델은 데이터베이스의 구조를 정의하고 Django ORM을 통해 데이터베이스 쿼리를 추상화하여 SQL 쿼리 없이 데이터를 처리할 수 있게 합니다.

4. 모델

• 데이터 처리: 모델은 데이터베이스와의 인터페이스 역할을 하며, 데이터의 조회, 저장, 수정 등을 수행합니다. ORM을 통해 이루어지는 작업은 개발자가 Python 코드로 작성하며, Django가 이를 적절한 데이터베이스 명령으로 변환합니다.

5. 템플릿

• 응답 생성: 데이터 처리가 완료된 후 뷰는 템플릿 시스템을 사용하여 사용자에게 보여줄 HTML 페이지를 생성합니다. 템플릿은 Django 태그와 필터를 사용하여 동적 데이터를 HTML에 삽입합니다.

6. 응답 반환

• HTTP 응답: 생성된 HTML 페이지는 HTTP 응답의 일부로 클라이언트에게 전송됩니다. 이 과정에서 HTTP 상태 코드, 헤더, 쿠키 등이 설정될 수 있습니다.

7. 클라이언트

• 결과 표시: 최종적으로 사용자의 웹 브라우저는 받은 HTML 응답을 해석하여 화면에 표시합니다.

이 과정은 Django가 어떻게 요청을 받고 처리하여 결과를 반환하는지를 간략하게 설명해 주며, 각 단계는 사용자의 요청에 따라 유연하게 변화할 수 있습니다. Django의 강력한 URL 라우팅 시스템과 모듈식 뷰, 그리고 템플릿 시스템은 이 모든 과정을 효율적으로 관리할 수 있게 해줍니다.