인프런 MVC 1 강의 정리 #1

1 . 웹 서버, 웹 애플리케이션 서버

웹에서 모든 형태의 데이터는 HTTP 형식으로 전송된다.

클라이언트와 서버가 서로에게 데이터를 전송하거나, 서버 간에 데이터를 주고 받을 때도 HTTP를 사용한다.

 

1) 웹 서버 (Web Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 정적 리소스 제공, 기타 부가기능
• ex) 정적 HTML, CSS, JS, 이미지, 영상

2) 웹 애플리케이션 서버 (WAS - Web Application Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 웹 서버 기능 포함 + (정적 리소스 제공 기능)
• 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
• ex) 동적 HTML, HTTP API, 톰캣(Tomcat) Jetty

- 웹 서버, 웹 애플리케이션 서버(WAS) 차이점

• 웹 서버는 정적 리소스(파일), WAS는 애플리케이션 로직
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화됨

3) 웹 시스템 구성 - WAS, DB

    웹 시스템은 WAS와 DB 만으로 시스템 구성이 가능하다. 이때 WAS는 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능하다.

그러나 WAS가 너무 많은 역할을 담당하면, 서버의 과부하가 발생할 우려가 있다. 무엇보다 고가인 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 오류가 발생할 수 있다. 이를 해결하고자 웹 서버는 정적 리소스를, WAS는 애플리케이션 로직 같은 동적인 처리를 수행한다.

 

이렇게 역할을 분리하면 효율적인 리소스 관리가 가능하다. 정적 리소스가 많이 사용되면 웹 서버를 증설하고, 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS를 증설하면 되기 때문이다. 또한 WAS 서버가 쉽게 죽는 반면, 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않기 때문에 WAS, DB 장애시 웹 서버가 오류 화면을 제공할 수 있다.

 

2 . 서블릿

먼저 서버가 클라이언트의 요청을 처리하는 과정을 알아보자. 서버는 많은 일을 수행하는데, 이때 중요한 비즈니스 로직은 회원 이름과 나이를 가지고 데이터베이스에 저장 요청을 하는 것이다.

 

그러나 비즈니스 로직 실행 전후로 서버는 많은 업무를 처리하는데 이는 너무 비효율적이다. 이때 사용하는 것이 바로 서블릿이다. 서블릿은 초록색으로 표시한 부분을 제외한 모든 일들을 다 지원해준다.

 

- 서블릿 특징

서블릿 코드

• urlPatterns(/hello)의 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행

• 웹 브라우저에서 서버로 요청이 오면, 해당 서블릿 코드에 있는 service 실행

• 클래스를 생성하고, HttpServlet을 상속받아 애플리케이션 로직 작성

• HTTP 요청 정보를 편리하게 사용할 수 있는 HttpServletRequest

• HTTP 응답 정보를 편리하게 제공할 수 있는 HttpServletResponse

 

 

서블릿의 전반적인 작동 원리를 살펴보자. 

• 웹 브라우저에서 localhost:8080/hello 요청

• WAS는 Request, Response 객체를 새로 만들어서 서블릿 객체(helloServlet) 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 후 웹 브라우저에 전달

 

- 서블릿 컨테이너

서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다. 우리가 직접 서블릿 객체를 생성하는 것이 아니라, WAS 안에 있는 서블릿 컨테이너가 서블릿 객체를 자동 생성하고 호출한다.

 

• 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기 관리
• WAS가 종료될 때 서블릿도 종료된다
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리 -> 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 미리 만들어두고 재활용
• request 객체, response 객체는 요청이 올 때마다 항상 새로 생성한다

 

3 . 동시 요청 - 멀티 쓰레드

 

클라이언트가 요청을 하면 아래와 같이 WAS에서 응답을 한다. 요청을 하면 TCP/IP 커넥션이 연결되고, servelet을 호출한다. 이때 서블릿 객체를 호출하는 것은 바로 쓰레드이다.

- 쓰레드

• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행

• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행

• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행 불가능

• 쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행

• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성

 

1) 단일 요청 - 쓰레드 하나 사용

 

쓰레드가 하나 있다고 가정하자. 1개의 요청이 오면 쓰레드를 할당하고 서블릿을 호출한다. 그 후 쓰레드를 이용해 응답한다.

응답 후에는 쓰레드가 휴식을 한다.

 

2) 다중 요청 - 쓰레드 하나 사용

 

요청이 들어와서 쓰레드를 사용하여 서블릿을 요청하려고 하는데, 처리가 지연되는 상황을 가정해보자.

만약 이 상태에서 요청 2가 들어오면, 쓰레드가 한 개밖에 없기 때문에 쓰레드는 대기 상태가 된다. 이렇게 되면 요청1과 요청2 모두 처리가 되지 않는 문제가 발생한다. 이러면 둘 다 대기를 하다가 Time-out이 되거나 오류가 발생하는 문제가 생길 수 있다.

이러한 문제를 해결하는 방법은 요청마다 쓰레드를 생성하는 것이다. 그러면 매번 새로 쓰레드를 생성하기 때문에 서블릿을 호출하면 응답하고 나가고, 종료하면 해당 쓰레드를 날리면 되는 것이다.

 

3) 요청마다 쓰레드 생성

• 장점

     • 동시 요청을 처리 가능

     • 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때까지 처리가능

     • 하나의 쓰레드가 지연 되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작

 

• 단점

     • 쓰레드는 생성 비용은 매우 비싸다 -> 고객의 요청이 올 때 마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.

     • 쓰레드 생성에 제한이 없다 -> 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

 

4) 쓰레드 풀

위와 같은 단점들을 해결하기 위해 사용하는 것이 쓰레드 풀이다. WAS 내부에는 쓰레드 풀이 있는데, 쓰레드 풀 안에 미리 쓰레드들이 만들어져서 쓰레드들이 놀고 있다. 그 후 요청이 들어오면 쓰레드 풀에 요청을 해서 쓰레드를 가져오는 것이다. 쓰레드를 다 사용하면, 쓰레드를 날리는게 아니라, 쓰레드 풀에 쓰레드를 반납한다.

 

쓰레드 풀에 있는 쓰레드의 개수가 200개라고 가정해보자. 만약 200개보다 더 많은 요청이 오면, 나머지 요청들은 쓰레드 풀에 쓰레드를 요청했을 때 쓰레드가 없으므로 쓰레드 대기 또는 거절이 될 수 있다.

 

• 특징

   • 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리

   • 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리

   • 톰캣은 최대 200개 기본 설정 (변경 가능)

 

• 사용

   • 쓰레드가 필요하면, 이미 생성되어 있는 쓰레드를 쓰레드 풀에서 꺼내서 사용

   • 사용을 종료하면 쓰레드 풀에 해당 쓰레드를 반납

   • 최대 쓰레드가 모두 사용중이어서 쓰레드 풀에 쓰레드가 없을 경우 -> 기다리는 요청은 거절하거나 특정 숫자만큼만 대기하도록 설정

 

• 장점

   • 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 절약되고, 응답 시간이 빠르다.

   • 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리할 수 있다.

 

- 실무 팁

• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread) 수

• 이 값을 너무 낮게 설정시 -> 동시 요청이 많으면, 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답 지연

• 이 값을 너무 높게 설정시 -> 동시 요청이 많으면, CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운

• 장애 발생시 -> 클라우드면 일단 서버부터 늘리고, 이후에 튜닝. 클라우드가 아니면 열심히 튜닝

• 적정 숫자는 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다르다

 

- 멀티 쓰레드 지원의 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

• 단, 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용

 

4 . HTML, HTTP API, CSR, SSR

1) 정적 리소스

• 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공

• 주로 웹 브라우저

 

2) HTML 페이지

• 동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달

• 웹 브라우저: HTML 해석

 

3) HTTP API

• HTML이 아니라 데이터를 전달

• 주로 JSON 형식 사용

• 다양한 시스템에서 호출

• 데이터만 주고 받으며, UI 화면이 필요하면 클라이언트가 별도로 처리

 

종류는 앱 클라이언트, 웹 클라이언트, 서버 to 서버 가 있다.

 

-> 개발자는 서브를 제공할 때 정적 리소스, HTML 페이지, HTTP API를 어떻게 제공할지 모두 고민해야 한다.

 

4) SSR - 서버 사이드 렌더링

• HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달

• 주로 정적인 화면에 사용

• 관련기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자

 

5) CSR - 클라이언트 사이드 렌더링

• HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용

• 주로 동적인 화면에 사용, 웹 환경을 마치 앱 처럼 필요한 부분부분 변경 가능

• 관련기술: React, Vue.js -> 웹 프론트엔드 개발자