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소프트웨어를 이용한 연구에서 발생하는 몇 가지 문제들 예방하기

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저는 대학원생 때부터 수학적/공학적 알고리즘을 개발하고 프로그래밍을 통해 구현해서 검증하는 방식의 연구를 많이 해왔습니다. 컴퓨터를 이용해 연구를 수행하다 보니 다양한 소프트웨어 관련 문제들을 겪어 왔습니다.

  1. 정전으로 클러스터 서버 전원이 꺼지면서 하드디스크가 고장나 소스 코드 파일이 손상되는 문제
  2. 실수 소스 코드를 지워버리는 문제 (리눅스 커맨드라인에서 파일을 지우면 복구하기가 매우 어렵습니다)
  3. 코드 수정 후 결과가 달라졌는데 한꺼번에 너무 많은 부분을 수정해서 어디를 어떻게 수정했는지 찾기 어려워지는 문제
  4. 동일한 코드인데 다른 서버에서 컴파일이 안 되는 문제
  5. 동일한 코드인데 다른 서버에서 실행 결과가 달라지는 문제
  6. 새 서버가 들어올 때마다 연구에 필요한 프로그램들을 설치하기 전까지 사용하지 못하는 문제

대학원생 때는 이러한 문제들로 인해 시간을 많이 빼앗겼는데, 새로운 기술들로 인해 이제는 위의 상황들이 발생하지 않거나 발생해도 심각한 문제가 되지 않습니다.

1-3번 문제는 소스 코드 버전 관리 시스템을 이용해, 4-6번 문제는 Docker 컨테이너를 이용해 예방/해결할 수 있습니다. 1, 2번은 Git 로컬 저장소와 GitHub 원격 저장소에 2중으로 코드를 백업하기 때문에 소스 코드가 지워져도 금방 복구가 가능합니다. 3번의 경우 git diff 명령으로 수정 부분을 쉽게 확인할 수 있습니다. 한꺼번에 많은 부분을 수정하기보다는 작게 나눠서 수정하고 자주 commit하는게 좋습니다. 4, 5번은 서버의 라이브러리나 컴파일러 등이 달라서 생기는 문제인데, Docker 컨테이너 가상환경을이용해 서버의 환경을 동일하게 만들어 주면 연구 결과 재현성(reproducibility)을 높일 수 있습니다. 6번 또한 시스템에 Docker만 설치해 놓으면 금방 Docker 이미지를 받아 컨테이너를 실행하여 다른 서버와 동일한 연구 환경을 준비할 수 있습니다.

Git과 GitHub는 제가 대학원에 있을 때 공개 되었습니다. 버전 관리 소프트웨어는 그 전부터 존재했죠. 박사과정 때는 Mercurial이라는 소프트웨어를 잠깐 이용했었는데, 이후 Git과 GitHub가 버전 관리 업계를 거의 평정(?)했죠. Docker는 제가 박사과정을 마친 후에 나왔습니다. 컨테이너 기술은 그 이전에도 있었지만 Docker가 컨테이너 기술을 대중화했죠. 연구에서 프로그래밍을 진지하게 다룬다면 Git은 거의 필수입니다. Docker는 서버 컴퓨터를 많이 다루는 연구실에서 유용하게 쓸 수 있습니다.

Git과 GitHub를 이용한 소스 코드 버전 관리

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대학원에서 연구를 위해 또는 수업을 위해 프로그래밍을 사용하는 경우가 있습니다. 프로그래밍 언어를 이용해 직접 프로그램을 개발할 경우 소스 코드를 관리해주는 프로그램을 버전 관리 시스템이라고 합니다. 버전 관리 시스템을 이용하면 소스 코드 변경 사항을 기록하여 필요할 경우 이전 상태로 되돌릴 수 있고, 실수로 코드를 지워도 복구가 가능합니다. 대학원생들에게 다양한 버전 관리 시스템들 중 깃(Git)을 추천합니다.

주요 Git 명령어들

Git에서 주로 사용하는 명령줄(Command line) 명령어들은 아래와 같습니다. 명령줄이 익숙하지 않은 학생들은 GUI 프로그램을 이용해도 됩니다.

  • git init: 현재 디렉토리를 git 저장소로 만들어줍니다.
  • git add <files>: 파일들(새 파일 또는 수정한 파일)의 변경 사항을 추적하겠다고 git에게 알려줍니다.
  • git commit: 앞에서 추적하기로 한 변경 사항들을 실제로 기록합니다.
  • git status: 현재 저장소 상황을 보여줍니다. 추적 중인 파일들 중 어떤 파일들이 변경되었는지 알 수 있습니다.
  • git diff: 어떤 내용들이 변경되었는지 확인합니다.
  • git log: 그동안의 commit 내역을 확인합니다.
  • git clone <remote>: 원격 저장소가 있을 경우 원격 저장소를 현재 컴퓨터에 복사합니다.
  • git pull: 원격 저장소에서 최신 변경 사항을 가지고 옵니다.
  • git push: 현재 저장소에서 commit한 변경 사항을 원격 저장소에 기록합니다.

소스 코드에 주요 변경 사항이 있을 때마다 git add, git commit 명령을 실행합니다. 위의 명령어들은 일단 변경 사항을 저장하기 위한 명령어들이고 문제가 생겼을 때 복구하기 위한 명령어들이나 branch(가지 치기) 기능과 관련된 명령어들도 여러 가지가 있습니다. 평소에는 add, commit 명령으로 소스 코드 변경 사항을 잘 기록해두고 다른 명령어들은 필요할 때 찾아서 사용하면 됩니다(한글판 Pro Git 책).

GitHub

원격 저장소가 필수는 아니지만 사용중인 컴퓨터 전체에 문제가 생겼을 경우에는 git으로도 소스 코드를 복구할 수 없기 때문에 중요한 코드라면 별도의 컴퓨터에 원격 저장소를 만들어두는 것이 좋습니다. 원격 저장소로 사용하기 좋은 클라우드 서비스들이 몇 가지 있는데 그중 깃허브(GitHub)를 가장 많이 사용합니다. GitHub를 사용하면 다른 사람과 공동으로 작업하기도 좋습니다.

GitHub에 저장소를 만들고 작업중인 컴퓨터에서 clone하면 GitHub 저장소가 자동으로 원격 저장소로 등록되기 때문에 컴퓨터에서 코드를 수정하고 add, commit한 후 push해서 GitHub 저장소를 업데이트할 수 있습니다. 이미 컴퓨터에 git 저장소가 있을 경우에는 GitHub에 새로운 저장소를 만들고 작업중인 컴퓨터에서 GitHub 저장소를 원격 저장소로 등록해주면 됩니다. 이 때 필요한 명령은 GitHub에서 새로운 저장소를 만들면 자세히 설명해줍니다.

GitHub를 이용하면 작업중인 컴퓨터와 GitHub 두 군데에 소스 코드를 백업하는 셈입니다. 여러 대의 컴퓨터에서 작업하더라도 GitHub를 통해 소스 코드를 쉽게 동기화할 수 있습니다. 프로그래밍이 본인의 연구에서 중요하다면 꼭 버전 관리 시스템을 사용합시다. git add/commit/push를 기억합시다.