KOSTA 강의 <코드 최적화 전략 및 기법> 요약

KOSTA <코드 최적화 전략 및 기법> 강의 내용의 일부분을 정리한 글입니다.

 

1. 프로그램 최적화 이해

최적화(Optimization) 정의

- 컴퓨터 과학에서 프로그램 최적화 또는 소프트웨어 최적화란 작업 효율을 높이거나 보다 적은 자원을 사용하도록 소프트웨어 시스템을 변경하는 작업 절차를 의미함.
- 최적화를 잘 수행하더라도 모두 상황에서 최적(optimal)인 시스템은 있을 수 없음.
- 수행 시간, 메모리, 저장소, CPU 등 어떤 자원에 우선순위를 두는가에 따라 최적화 방향을 달라질 수 있음.
- 따라서, 시스템의 환경과 목표를 이해하고, 다양한 트레이드-오프를 고려하여 최적화 작업을 수행해야 함.
- 효율적인 자원 구성과 사용으로 수행 성능(performance)이나 범위성(scalability) 등과 같은 품질 목표를 달성하는 것이 최적화의 궁극적인 목표임. 이것은 아키텍처 설계의 목표, 방향과 일치함.

최적화 수준

- 최적화는 다양한 수준(level)에서 이루어지며, 높은 수준일 수록 영향도가 크고 후에 변경이 어려움.
- 따라서 최적화는 위에서부터 아래로 진행을 하는 것이 보다 효율적임.

최적화(optimization)와 플랫폼

- 코드 최적화는 플랫폼 의존적인 것과 플랫폼 독립적인 것으로 분류할 수 있임.
- 플랫폼 독립적인 방식은 효율적일 수 있지만 최적화에 한계가 있임.
- 특정 속성이나 매개 변수를 상황에 맞추어 조정할 수 있는 플랫폼 의존적 방식이 고도의 최적화가 가능함.

병목 지점 찾기

"전체 결과의 80%가 원인의 20%에서 일어난다." - 빌프레도, 이탈리아 경제학자

최적화가 필요한 곳

"섣부른 최적화는 모든 악의 근원이다." - 도널드 커누스, 컴퓨터 과학자

전체적인 수행 성능 분석을 통해서, 구체적으로 어떤 부분에서 어떤 비효율이 있는 지 확인한 후에야, 최적화 작업 여부를 결정해야 한다. 설계->코딩-> 프로파일링->최적화 흐름을 따라 가기 위해서 단순한 설계(loose coupling, high cohesion)를 유지해야 함.

요약

- 운영 체제, 가상 머신, 컴파일러, 빌드 도구 등이 발전하면서 낮은 수준의 최적화 니즈는 줄어듬.
- 자원 비용의 비약적인 감소도 최적화를 바라보는 관점 변경
- 인적 자원 비용을 줄이되 물적 자원을 투입하는 방식으 로 최적화(문제를 해결)하는 경향이 있음.

"프로그램 최적화의 첫 번째 규칙은 '하지 말라'이다. 두 번째 규칙은 전문가만 최적화 작업을 하되, '아직은 이르니 하지 말라' 이다."

 

2. 아키텍처 레벨 최적화

최적화 포인트

- 목표 시스템의 성능과 복잡성 이슈는 소프트웨어 설계의 기본 규칙이 무너졌을 때 발생
- 소프트웨어의 설계 원칙인 SoC(Separation of Concerns) 관점으로 돌아가서 해결 방안을 마련해야 함.
- 비즈니스 로직은 high cohesion하고, 처리 대상 업무는 loose coupling하는 방식으로 개선

 

최적화 이미지

- 서비스 서버는 비즈니스 로직이라는 관심사를 한 곳에 모아서 처리하는 서버
- 외부에서 보면 (SOA의) 서비스로 보이고, 내부로 보면 비즈니스 컴포넌트
- 자원 접근 또는 데이터 매핑은 SQL을 최소화 하는 방향으로 개선

요약

- 아키텍처 레벨의 최적화가 필요한 상황에서 특정 대상을 최적화하는 것은 의미가 없을 수 있음.
- 아키텍처 레벨은 최적화 관점 보다는 올바른 설계 관점에서 접근하는 것이 바람직함.
- 아키텍처 레벨의 최적화 원칙: 관심사의 분리(Separation of Concerns)
- 최적화에 필요한 기술들

 

 

3. 모델 레벨 최적화

메소드의 복잡도(Cyclomatic Complexity) 줄이기
- 문제를 해결하기 위해서는 아이디어나 새로운 개념이 필요함. 코드 최적화 수준을 벗어날 필요함.
- 물론 현장에서는 새로운 아이디어나 개념이 필요없을 정도로 모든 것이 정교하게 정의되어 있음.
- 객체 모델 수준에서 문제를 풀어가기 위해 새로운 역할을 식별하고 역할 담당 객체를 등장 시킴.

 

4. 프로그램 레벨 최적화

요약

- 프로그래밍 레벨의 최적화는 대상은 자료 구조, 알고리즘, 객체 관계 등으로 매우 다양함.
- 프로그램을 단순하게 유지함으로써 유지보수를 용이하게 하고, 성능 최적화는 자원 활용 방법을 이용하여 풀어가는 것이 비즈니스 지원 애플리케이션 설계의 방향임.
예) 객체의 크기를 전혀 고려하지 않은 라이브러리 설계의 위험성

 

 

 

5. 정적분석도구: CodePro AnalytiX

개발자 자가 진단 요소

코드 중복
블록 깊이(Block Depth)
복잡성 (Cyclomatic Complexity)
메소드 평균 LoC(Lines of Code)
평균 매개변수 개수
의존관계 (dependency)
LOC

 

참고

SonarQube, http://www.sonarqube.org/
C++ 코드 품질 관리 비법, http://www.slideshare.net/sunhyouplee/c-33426459
에릭 에반스, <도메인 주도 설계>, 위키북스, 2011

 

- James Song