'스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술' 수업을 듣고 정리한 내용입니다.
📚 1. 웹 서버, 웹 애플리케이션 서버
클라이언트와 서버간에 통신할 때 HTTP를 기반으로 통신한다.
서버 간에 데이터를 주고받을 때도 HTTP를 사용한다.
웹 서버(Web Server)
- HTTP 기반으로 동작
- 정적 리소스 제공, 기타 부가기능
- 정적(파일) HTML, CSS, JS, 이미지, 영상
- ex) NGINX, APACHE
웹 애플리케이션 서버(WAS)
- 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
- ex) 톰캣(Tomcat) Jetty, Undertow
웹 서버와 웹 애플리케이션 서버(WAS)의 차이
- 웹 서버는 정적 리소스(파일),
WAS는 애플리케이션 로직- 자바는 서브릿 컨테이너 기능을 제공하면
WASWAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화되어 있다.
📖 A. 웹 시스템 구성 - WAS, DB
WAS,DB만으로 시스템 구성 가능WAS는 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능
* `WAS`가 너무 많은 역할을 담당, 서버 과부하 우려가 있다.
* 가장 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려울 수 있다.
* `WAS` 장애시 오류 화면도 노출 불가능하다.
📖 B. 웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB
- 정적 리소스는 웹 서버가 처리한다.
- 웹 서버는 애플리케이션 로직같은 동적인 처리가 필요한
WAS에 요청을 위임한다. WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리 전담한다.
- 효율적인 리소스 관리
- 정적 리소스가 많이 사용되면
Web서버 증설 - 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면
WAS증설
(증설 : 더 차리거나 시설하는 것)
- 정적 리소스가 많이 사용되면
- 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않는다.
- 애플리케이션 로직이 동작하는
WAS서버는 잘 죽는다. WAS,DB장애시WEB서버가 오류 화면 제공 가능하다.
📚 2. 서블릿
서블릿 : 서버에서 웹 페이지 등을 동적으로 생성하거나 데이터 처리를 수행하기 위해 자바로 작성된 프로그램
ex) 웹 브라우저가 생성한 요청 HTTP 메시지
WAS : 웹 애플리케이션 서버
(1) WAS 를 직접 구현한 경우
➡️ WAS 를 직접 구현해야 하는 경우, 의미있는 비즈니스 로직뿐만 아니라 여러 일들을 모두 구현해줘야 한다.
(2) 서블릿을 지원하는 WAS 사용
서블릿을 지원하는 WAS 를 사용하면, 비즈니스 로직만 처리해주면 된다.
(서블릿은 모든 기능들을 지원한다.)
📖 A. 서블릿 특징
WebServlet애노테이션을 이용할 시urlPatterns(/hello)속성으로 해당 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행된다.- HTTP 요청 정보를 편리하게 사용할 수 있는
HttpServletRequest - HTTP 응답 정보를 편리하게 제공할 수 있는
HttpServletResponse - 개발자는 HTTP 스펙을 매우 편리하게 사용한다.
📖 B. 서블릿 HTTP 요청, 응답 흐름
localhost:8080/hello 로 요청시
WAS는Request,Response객체를 새로 만들어서 서블릿 객체 호출한다.- 개발자는
Request객체에서 HTTP 요청 정보를 편리하게 꺼내서 사용한다. - 개발자는
Response객체에 HTTP 응답 정보를 편리하게 입력한다. WAS는Response객체에 담겨 있는 내용으로 HTTP 응답 정보를 생성한다.
📖 C. 서블릿 컨테이너
서블릿 컨테이너 : 톰캣처럼 서블릿을 지원하는
WAS
- 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기를 관리한다.
- 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리한다.
- 고객의 요청이 올 때 마다 계속 객체를 생성하는 것은 비효율적이다.
- 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 미리 만들어두고 재활용한다.
- 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근한다.
- 공유 변수 사용 주의
- 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료한다.
JSP도 서블릿으로 변환 되어서 사용된다.- 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리를 지원한다.
📚 3. 동시 요청 - 멀티 쓰레드
(1) 클라이언트가 서버에 요청하면 WAS가 응답한다.
(2) WAS에서는 TCP/IP 연결된다.
(3) servlet 을 누군가가 호출해준다.
쓰레드
- 쓰레드 : 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것
- 자바 메인 메서드를 처음 실행하면
main이라는 이름의 쓰레드가 실행된다.- 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능하다.
- 쓰레드는 한 번에 하나의 코드 라인만 수행한다.
- 동시 처리가 필요하다면 쓰레드를 추가로 생성해야 한다.
📖 A. 단일 요청 - 쓰레드 하나 사용
요청이오면 쓰레드를 할당한다.
할당된 쓰레드를 통해 서블릿을 실행한다.
이후 응답처리가 완료되면
서블릿은 휴식을 취하게 된다.
📖 B. 다중 요청 - 쓰레드 하나 사용
요청을 하였지만 처리하는데 있어 지연되었다.
이때, 요청2번이 들어온다.
아직 서블릿이 처리 지연 중이라, 요청2는 기다리게 된다.
이럴 경우 문제가 발생한다.
- 요청1도 처리하지 못하였고, 요청2도 처리하지 못하였다.
- 기다리다가 결국 timeout 오류가 발생하게 될 것이다.
📖 C. 요청 마다 쓰레드 생성
요청 마다 신규 쓰레드를 생성할 시 해결할 수 있다.
- 같은 서블릿을 호출해도 코드가 실행되고 완료시 쓰레드는 지운다.(없앤다.)
장점
- 동시 요청을 처리할 수 있다.
- 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때 까지 처리 가능하다.
- 하나의 쓰레드가 지연 되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.
단점
- 쓰레드는 생성 비용은 매우 비싸다.
- 고객의 요청이 올 때마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
- 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다. (비용이 많이 발생함)
- 쓰레드 생성에 제한이 없다.
- 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.
📖 D. 쓰레드 풀
요청이 올시 쓰레드 풀에 요청들을 저장해놓는다.
사용하는 쓰레드는 그림에서와 같이 검정색 1, 2번 같이 사용한다.
쓰레드 풀에 저장되어 있는 개수가 2개 줄어들게 되고, 1번과 2번을 다 사용했을 시 사용된 쓰레드는 다시 쓰레드 풀에 돌아온다. (200 → 198 → 200)
쓰레드 풀에 제한한 개수로 가득찼을 때 새로 들어오는 쓰레드들은 대기를 한다.
(또는 거절을 할 수 있다.)
요청 마다 쓰레드 생성의 단점 보완
(1) 특징
- 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
- 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. 톰캣은 최대 200개 기본 설정 (변경 가능하다.)
(2) 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 없다면?
- 기다리는 요청을 거절하거나 특정 숫자만큼만 대기하도록 설정할 수 있다.
(3) 장점
- 쓰레드가 미리 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 절약되고, 응답 시간이 빠르다.
- 생성 가능한 쓰레드의 최대치가 있으므로 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리할 수 있다.
✏️ 쓰레드 풀 실무 팁
WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread) 수이다.- 이 값을 너무 낮게 설정할 시?
- 동시 요청이 많으면, 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답 지연된다.
- 이 값을 너무 높게 설정할 시?
- 동시 요청이 많으면, CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운된다.
- 장애 발생시?
- 클라우드면 일단 서버부터 늘리고, 이후에 튜닝한다.
- 클라우드가 아니면 열심히 튜닝한다.
✏️ 쓰레드 풀 - 쓰레드 풀의 적정 숫자
- 적정 숫자는 어떻게 찾을까?
- 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다르다.
- 성능 테스트
- 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트 시도
- 툴: 아파치 ab, 제이미터, nGrinder
🔔
WAS의 멀티 쓰레드 지원
- 멀티 쓰레드에 대한 부분은
WAS가 처리한다.- 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 된다❗️
- 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드를 개발할 수 있다.
- 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용한다.
📚 4. HTML, HTTP API, CSR, SSR
📖 A. 정적 리소스
- 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공한다.
- 주로 웹 브라우저에서 사용된다.
📖 B. HTML 페이지
- 동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달한다.
- 웹 브라우저: HTML 해석
📖 C. HTTP API
- HTML이 아니라 데이터를 전달한다.
- 주로 JSON 형식을 사용한다.
- 다양한 시스템에서 호출한다.
- 데이터만 주고 받으며, UI 화면이 필요하면, 클라이언트가 별도로 처리한다.
- 앱, 웹 클라이언트, 서버 to 서버 등 많은 곳에서 사용된다.
HTTP API - 다양항 시스템 연동
(1) 주로 JSON 형태로 데이터 통신
(2) UI 클라이언트 접점
- 앱 클라이언트(아이폰, 안드로이드, PC 앱)
- 웹 브라우저에서 자바스크립트를 통한 HTTP API 호출할 수 있다.
- React, Vue.js 같은 웹 클라이언트
(3) 서버 to 서버
- 주문 서버 → 결제 서버
- 기업간 데이터 통신
🔔 정리
백엔드 개발자가 서비스를 제공할 때 고민해야할 3가지
(1) 정적 리소스를 어떻게 제공할 것인지?
(2) 동적으로 제공되는 HTML 페이지를 어떻게 제공할 것인지?
(3) HTTP API를 어떻게 제공할 것인지?
📖 D. 서버사이드 렌더링, 클라이언트 사이드 렌더링
(1) SSR - 서버 사이드 렌더링
- HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
- 주로 정적인 화면에서 사용
- 관련 기술 :
JSP, 타임리프 → 백엔드 개발자 - 서버에서는 최종 HTML을 생성해서 클라이언트에게 전달
(2) CSR - 클라이언트 사이드 렌더링
- HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용한다.
- 주로 동적인 화면에서 사용한다. 웹 환경을 마치 앱 처럼 필요한 부분부분을 변경할 수 있다.
- ex) 구글 지도, Gmail, 구글 캘린더
- 관련 기술 :
React,Vue.js→ 웹 프론트엔드 개발자
(3) 참고
React,Vue.js를 사용하더라도, CSR + SSR 동시에 지원하는 웹 프레임워크도 있다.SSR을 사용하더라도, 자바스크립트를 사용해서 화면 일부를 동적으로 변경 가능하다.
✏️ 백엔드 개발자 입장에서 UI 기술
(1) 백엔드 - 서버 사이드 렌더링 기술
JSP, 타임리프- 화면이 정적이고, 복잡하지 않을 때 사용한다.
- 백엔드 개발자는 서버 사이드 렌더링 기술 학습 필수이다.
(2) 웹 프론트엔드 - 클라이언트 사이드 렌더링 기술
React,Vue.js- 복잡하고 동적인 UI 사용
- 웹 프론트엔드 개발자의 전문 분야
(3) 선택과 집중
- 백엔드 개발자의 웹 프론트엔드 기술 학습은 옵션이다.
- 백엔드 개발자는 서버, DB, 인프라 등등 수 많은 백엔드 기술을 공부해야 한다.
- 웹 프론트엔드도 깊이있게 잘 하려면 숙련에 오랜 시간이 필요하다.
📚 5. 자바 백엔드 웹 기술 역사
📖 A. 과거 기술
- 서블릿 - 1997 : HTML 생성이 어렵다.
- JSP - 1999 : HTML 생성은 편리하지만, 비즈니스 로직까지 너무 많은 역할 담당
- 서블릿, JSP 조합 MVC 패턴 사용 : 모델, 뷰 컨트롤러로 역할을 나누어 개발
- MVC 프레임워크 춘추 전국 시대 - 2000년 초 ~ 2010년 초
- MVC 패턴 자동화, 복잡한 웹 기술을 편리하게 사용할 수 있는 다양한 기능 지원
- 스트럿츠, 웹워크, 스프링 MVC(과거 버전)
📖 B. 현재 사용 기술
- 애노테이션 기반의 스프링 MVC 등장
@Controller- MVC 프레임워크의 춘추 전국 시대 마무리
- 스프링 부트의 등장
- 스프링 부트는 서버를 내장
- 과거에는 서버에
WAS를 직접 설치하고, 소스는 War 파일을 만들어서 설치한WAS에 배포 - 스프링 부트는 빌드 결과(Jar)에
WAS서버 포함 → 빌드 배포 단순화
📖 C. 최신 기술 - 스프링 웹 기술의 분화
- Web Servlet - Spring MVC
- Web Reactive - Spring WebFlux
📖 D. 최신 기술 - 스프링 웹 플럭스(WebFlux)
- 특징
- 비동기 넌 블러킹 처리
- 최소 쓰레드로 최대 성능 - 쓰레드 컨텍스트 스위칭 비용 효율화
- 함수형 스타일로 개발 - 동시처리 코드 효율화
- 서블릿 기술 사용하지 않는다.
- 그런데
- 웹 플럭스는 기술적 난이도 매우 높다.
- 아직은 RDB 지원 부족
- 일반 MVC의 쓰레드 모델도 충분히 빠르다.
- 실무에서 아직 많이 사용하지는 않는다. (전체 1% 이하)
📖 E. 자바 뷰 템플릿 역사 - HTML을 편리하게 생성하는 뷰 기능
- JSP : 속도 느림, 기능 부족하다.
- 프리마커(Freemarker), Velocity(벨로시티) : 속도 문제 해결, 다양한 기능
- 타임리프(Thymeleaf)
- 내추럴 템플릿: HTML의 모양을 유지하면서 뷰 템플릿 적용 가능하다.
- 스프링 MVC와 강력한 기능 통합
- 타임리프는 최선의 선택, 단 성능은 프리마커, 벨로시티가 더 빠르다.
