Spring MVC 01 - WAS

Web Server

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

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(Tomcat) Jetty, Undertow
  

웹 서버와 WAS 차이

• 웹 서버는 정적 리소스(파일), 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 프레임워크도 있음
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화

웹 시스템 구성 - WEB, DB만 사용

• WAS, DB 만으로 시스템 구성 가능
• WAS는 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능
  
• 단점
  • WAS가 너무 많은 역할을 담당, 서버 과부하 우려
  • 가장 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려울 수 있음
  • WAS 장애시 오류 화면도 노출 불가능

웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB 사용

• 정적 리소스는 웹 서버가 처리
• 웹 서버는 애플리케이션 로직같은 동적인 처리가 필요하면 WAS에 요청을 위임
• WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리 전담
• 효율적인 리소스 관리 가능
  • 정적 리소스가 많이 사용되면 Web 서버 증설
  • 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS 증설
    
• 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않음
• 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 서버는 잘 죽음
• WAS, DB 장애시 WEB 서버가 오류 화면 제공 가능

서블릿

• 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 함
• 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기 관리
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리
  • 고객의 요청이 올 때 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
  • 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료
• JSP도 서블릿으로 변환 되어서 사용
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리 지원

쓰레드

• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것은 쓰레드
• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능
• 쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행
• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성

요청마다 쓰레드 생성

• 장점
  • 동시 요청을 처리할 수 있다.
  • 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때 까지 처리가능
  • 하나의 쓰레드가 지연 되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.
• 단점
  • 쓰레드는 생성 비용은 매우 비싸다.
    • 고객의 요청이 올 때 마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
  • 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용(쓰레드 전환할때 발생하는 비용)이 발생한다.
  • 쓰레드 생성에 제한이 없다.
    • 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다

요청마다 쓰레드 단점 보완 - 쓰레드 풀

• 특징
  • 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
  • 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. 톰캣은 최대 200개 기본 설정 (변경 가능)
• 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, 응답 시간이 빠르다.
  • 생성 가능한 쓰레드의 최대치가 있으므로 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리할 수 있다

실무에서의 쓰레드 풀

• 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 풀 적정 숫자 찾는 방법

• 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

핵심

• 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리
• 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)는 주의해서 사용

HTML API, CSR, SSR

HTML API

• 동적으로 HTML 파일을 생성해서 전달하는 HTML 페이지와는 달리, 데이터를 전달한다.
• 주로 JSON 형식을 사용한다
• 다양한 시스템에서 호출한다.
  
• 주로 JSON 형태로 데이터 통신
• UI 클라이언트 접점
  • 앱 클라이언트(아이폰, 안드로이드, PC 앱)
  • 웹 브라우저에서 자바스크립트를 통한 HTTP API 호출
  • React, Vue.js 같은 웹 클라이언트
• 서버 to 서버
  • 주문 서버 -> 결제 서버
  • 기업간 데이터 통신

CSR - 클라이언트 사이드 렌더링

• HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용
• 주로 동적인 화면에 사용, 웹 환경을 마치 앱 처럼 필요한 부분부분 변경할 수 있음
• 예) 구글 지도, Gmail, 구글 캘린더
• 관련기술: React, Vue.js -> 웹 프론트엔드 개발자
  

SSR - 서버 사이드 렌더링

• HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
• 주로 정적인 화면에 사용
• 관련기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자