스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술 (1)

1. 웹 서버, 웹 애플리케이션 서버 특징과 장점

웹 서버(Web Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 정적 리소스 제공, 기타 부가 기능
• 정적(파일) HTML, CSS, JS, 이미지, 영상
• 예) NGINX, APACHE

 

웹 애플리케이션 서버(WAS - Web Application Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 웹 서버 기능 포함+(정적 리소스 제공 가능)
• 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
  • 동적 HTML, HTTP API(JSON)
  • 서블릿, JSP, 스프링 MVC
• 예) 톰캣, Jetty, Undertow

웹 서버와 웹 애플리케이션 서버의 차이 

• 웹 서버는 정적 리소스(파일)이고, WAS는 애플리케이션 로직
• 사실은 둘의 용어도 경계도 모호함
  • 웹 서버도 프로그램을 실행하는 기능을 포함하기도 함
  • 웹 애플리케이션 서버도 웹 서버의 기능을 제공함
• 자바는 서블릿 컨테이너 기능을 제공하면 WAS
  • 서블릿 없이 자바코드를 실행하는 서버 프레임 워크도 있음
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화 

웹 시스템 구성 - WAS, DB

• 정적 리소스는 웹 서버가 처리
• 웹 서버는 애플리케이션 로직같은 동적인 처리가 필요하면 WAS에 요청을 위임
• WAS는 중요한 애플리케이션의 로직 처리를 담당한다.

장점 

• • 정적리소스가 많이 사용되면 Web 서버 증설
  • 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS 증설효율적인 리소스 관리 가능

• 정적 리소슫만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않음
• 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 서버는 잘 죽는다.
• WAS, DB 장애시 WEB 서버가 오류 화면 제공 가능 

2. 서블릿

 서블릿의 특징

• urlPatterns(/hello)의 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행
• HTTP 요청 정보를 편리하게 사용할 수 있는 HttpServletRequest
• HTTP 응답 정보를 편리하게 제공할 수 있는 HttpServletResponse
• 개발자는 HTTP 스펙을 매우 편리하게 사용

 

HTTP 요청, 응답 흐름

HTTP 요청시

• WAS는 Request, Response 객체를 새로 만들어서 서블릿 객체 호출
• 개발자는 Request 객체에서 HTTP 요청 정보를 편리하게 꺼내서 사용
• 개발자는 Response 객체에 HTTP 응답 정보를 편리하게 입력
• WAS는 Response 객체에 담겨있는 내용으로 HTTP 응답 정보를 생성

서블릿 컨테이너

• 톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다.
• 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기 관리
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리 
  • 고객의 요청이 올 떄 마다 계속 객체를 생성하는 것은 비효율
  • 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 미리 만들어두고 재활용
  • 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근
  • 공유 변수 사용 주의 (조심해야한다)
  • 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료 
• JSP도 서블릿으로 변환 되어서 사용
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리 지원 

 

3. 동시 요청 - 멀티 쓰레드

쓰레드란?

• 애플리 케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것을 쓰레드라고 한다.
• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능
• 쓰레드는 한번에 하나의 코드라인만 실행
• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성 

장점

• 동시 요청을 처리할 수 있다. 
• 리소스(CPU, 메모리)가 허용될 때까지 처리 가능
• 하나의 쓰레드가 지연되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.

 

단점 

• 쓰레드는 생성 비용은 매우 비싸다
  • 고객의 요청이 올 때마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
• 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
• 쓰레드 생성에 제한이 없다.
  • 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다. 

이러한 단점을 해결하기 위하여 쓰레드 풀을 사용한다. 

쓰레드 풀

: 요청마다 쓰레드 생성의 단점을 보완

 

특징

• 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
• 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다.톰캣은 최대 200개 기본 설정(변경가능)

사용

• 쓰레드가 필요하면, 이미 생성되어 있는 쓰레드를 쓰레드 풀에서 꺼내서 사용한다.
• 사용을 종료하면 쓰레드 풀에 해당 쓰레드를 반납한다.
• 최대 쓰레드가 모두 사용중이어서 쓰레드 풀에 쓰레드가 없으면?
  • 기다리는 요청은 거절하거나 특정 숫자만큼만 대기하도록 설정할 수 있다.

 

장점 

• 쓰레드가 미리 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 절약되고, 응답시간이 빠르다.
• 생성 가능한 쓰레드의 최대치가 있으므로 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리할 수 있다.  

실무 팁

• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread) 수이다.
• 이 값을 너무 낮게 설정하면? 
  • 동시 요청이 많으면, 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답 지연
• 이 값을 너무 높게 설정하면?
  • 동시 요청이 많으면, CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운
• 장애 발생시?
  • 클라우드면 일단 서버부터 늘리고, 이후에 튜닝
  • 클라우드가 아니면 열심히 튜닝

쓰레드 풀의 적정 숫자

• 적정 숫자를 찾는 방법은?
• 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다름
• 성능 테스트
  • 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트 시도
  • 툴: 아파치 ab, 제이미터, nGrinder

WAS의 멀티 쓰레드 지원 핵심

• 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리해준다.
• 그러므로 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 됨
• 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드를 개발
• 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)은 주의해서 사용

HTML, HTTP API, CSR, SSR

정적 리소스 

고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공

주로 웹 브라우저에서 요청

HTML 페이지

동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달

웹 브라우저 : HTML 해석

HTTP API

HTML이 아니라 데이터를 전달

주로 JSON 형식을 사용

다양한 시스템에서 호출

SSR - 서버 사이드 렌더링
: 서버에서 최종 HTML을 생성해서 클라이언트에 전달

주로 정적인 화면에 사용

CSR - 클라이언트 사이드 렌더링

: HTML 결과를 자바스트립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용

주로 동적인 화면에 사요으 웹 화면을 마치 앱처럼 필요한 부분부분 변경할 수 있음

예) 구글 지도, 지메일, 구글 캘린더 등 -> 프론트앤드 개발자

 

 

 

 

출처 : 스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술