[스프링 MVC 1편] Chapter1. 웹 애플리케이션의 이해

1) WS, WAS


HTTP: HTTP 메시지에 모든 것을 전송한다.(HTML, JSON, XML(API), IMAGE 등 거의 모든 형태의 데이터를 전송 가능) 서버 간에 데이터를 주고 받을 때도 HTTP를 사용함.


웹서버(WS): HTTP 기반으로 동작한다. 정적 리소스 제공(정적 HTML, CSS). 예로는 NGINX, APACHE


웹 애플리케이션 서버(WAS): HTTP 기반으로 동작한다. 웹서버 기능(정적 리소스 제공) + 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행을 한다. REST API, 동적 HTML 등 사용자에 따라 다른 페이지를 보여줄 수 있다. 예로는 톰켓, Jetty.


WS와 WAS의 차이: 웹서버는 정적 리소스, WAS는 애플리케이션 로직이므로 애플리케이션 코드를 실행하는 데 더 특화되어 있다.


웹시스템 구성: WAS와 DB만으로 시스템 구성이 가능하지만 WAS가 너무 많은 역할을 담당하게 되면 서버 과부하가 우려된다. 가장 비싼(DB와의 상호작용 등으로 복잡한) 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려울 수 있다.  WAS 장애시 오류 화면도 노출 불가능.

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


* 화면 제공이 아닌 회사들끼리의 데이터 주고받기와 같은 경우, API 서버를 쓰게 되는데 이때는 WS없이 사용하기도 함.



2) 서블릿


서블릿: 데이터베이스에 저장 요청을 포함한 비즈니스 로직 실행 부분 빼고 서버에서 처리해야 하는 업무를 지원해준다. (TCP/IP 대기, 소켓 연결, HTTP 요청 메시지를 파싱하여 읽기, POST방식 등 URL 인지, CONTENT-TYPE 확인, HTTP 메시지 바디 내용 파싱, 저장 프로세스 실행, HTTP 응답 메시지 생성시작, TCTP/IP에 응답 전달, 소켓종료)


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


서블릿을 지원하는 WAS 사용
WAS가 요청이 들어오면 요청메시지 기반 REQUEST, REPONSE 객체를 만들고 HELLOSERVLET을 실행하고 RESPONSE 객체 정보로 HTTP 응답을 생성하여 RETURN

-> 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


3) 동시요청 - 멀리쓰레드


쓰레드 (서블릿에 요청한다)
• 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


단일 요청 - 쓰레드 하나 사용
- 요청 -> 쓰레드 할당 -> 서블릿 호출 -> 응답 -> 쓰레드 휴식


다중 요청 - 쓰레드 하나 사용
- 요청 -> 쓰레드 할당 -> 서블릿이 요청 처리 중(처리 지연) -> 다른 요청이 들어올 시 두 개의 요청 모두 TIMEOUT

-> 요청이 올 때마다 신규쓰레드를 생성하자
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 비용이 발생한다.(쓰레드가 많아지면 비용이 커진다)
• 쓰레드 생성에 제한이 없다. 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.


쓰레드 풀(보통 WAS가 이런식으로 구현되어 있다)
- 쓰레드 풀에서 놀고 있는 쓰레드 중 하나를 요청1을 처리하는 데 사용하고 다시 반납
- 쓰레드 풀의 쓰레드보다 더 많은 요청이 있는 경우 쓰레드 대기나 거절


쓰레드 풀의 특징(요청마다 쓰레드를 생성하는 것의 단점을 보완해준다)
• 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
• 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. 톰캣은 최대 200개 기본 설정 (변경 가능)


쓰레드 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.


쓰레드 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


최대 쓰레드 수 설정
- WAS의 주요 성능 튜닝 포인트이다
- 낮게 설정 시, 동시요청이 많으면 서버 리소스는 여유롭지만(CPU 5%만 사용 등) 클라이언트는 금방 응답 지연이 됨
- 높게 설정 시, 동시요청이 많으면 CPI, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운

-> 쓰레드 풀의 적정 숫자는 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(개발자는 서블릿코드에 비즈니스 로직만 작성하면 된다)
• 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(공유변수 등)


4) HTML, HTTP API, CSR, SSR


정적리소스: 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공
HTML 페이지: 동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달

HTML API: HTML이 아니라 데이터를 전달, 주로 JSON 형식 사용, 다양한 시스템에서 호출, 데이터만 주고 받음, UI 화면이 필요하면, 클라이언트가 별도 처리. 앱, 웹 클라이언트, 서버 to 서버
-> UI 클라이언트(앤클라이언트, 웹브라우저에서 자바스크립트를 통한 HTTP API 호출, REACT와 같은 웹 클라이언트), 서버 TO 서버(주문서버 -> 결제 서버, 기업간 데이터 통신)

 

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

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(크기줄이기 등), Gmail, 구글 캘린더
• 관련기술: React, Vue.js -> 웹 프론트엔드 개발자