[스프링 MVC 1편] #1. 웹 애플리케이션 이해

[chaelink]

섹션 1. 웹 애플리케이션 이해

1. 웹 서버, 웹 애플리케이션 서버

HTTP
현재 웹은 모든 데이터를 HTTP 메시지를 통해 전송

• HTML, TEXT
• IMAGE, 음성, 영상, 파일
• JSON, XML (API)
• 거의 모든 형태의 데이터 전송 가능
• 서버간에 데이터를 주고 받을 때도 대부분 HTTP 사용

웹 서버(Web Server)

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

웹 애플리케이션 서버(WAS - Web Appliction Server)

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

웹 서버 VS 웹 애플리케이션 서버

• 웹 서버는 정적 리소스, WAS는 애플리케이션 로직
• 사실 둘의 경계는 모호함,
• 자바는 서블릿 기능을 제공하면 WAS
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 특화

웹 시스템 구성 - WAS, DB

WAS, DB만으로 시스템 구성 가능

WAS는 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능

그러나

• WAS가 너무 많은 역할을 담당해서 서버 과부하 우려
• WAS는 비싼 애플리케이션 로직을 돌리는데 정적 리소스 땜에 수행이 어려워질 수 있음
• WAS 장애 시 오류 화면 노출 불가능

웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB

정적 리소스는 웹 서버가 처리

WAS는 중요한 애플리케이션 로직만 전담

효율적인 리소스 관리 가능

정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지않음 , 오류 화면 제공 가능

2. 서블릿

웹 애플리케이션 서버를 직접 구현할 때, 서버에서 처리해야하는 업무

서블릿을 지원하는 WAS를 사용할 때, 서버에서 처리해야하는 업무

초록네모의 의미있는 비즈니스 로직을 제외하고는 서블릿이 모두 담당해준다.

서블릿

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

서블릿 컨테이너

• 톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 함
• 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기 관리
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리
  • 요청이 올 때 마다 객체를 생성하는 것은 비효율
  • 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 만들어 두고 재활용
  • 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근
  • 공유 변수 사용 주의
  • 서블릿 컨테이너 종료 시 함께 종료
• JSP도 서블릿으로 변환 되어서 사용
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리 지원

3. 동시 요청 - 멀티 쓰레드

쓰레드

• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행 불가능
• 쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행
• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성

요청 마다 쓰레드 생성

장점

• 동시 요청 처리 가능
• 리소스가 허용할 때까지 처리 가능
• 하나의 쓰레드가 지연되어도 나머지 쓰레드는 정상 동작

단점

• 쓰레드는 생성 비용이 매우 비싸다( 요청 마다 생성하면 응답 속도가 늦어진다)
• 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다
• 쓰레드는 생성에 제한이 없다
  • 고객 요청이 많이 오면 CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다

쓰레드 풀 ( 요청 마다 쓰레드 생성의 단점 보완)

특징

• 필요한 쓰레드를 풀에 보관, 관리
• 쓰레드 풀에서 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리

사용

• 쓰레드가 필요하면, 이미 생성되어있는 쓰레드를 쓰레드 풀에서 꺼내 사용
• 사용을 종료하면 쓰레드 풀에 반납
• 쓰레드가 모두 사용 중이라면? - 기다리는 요청은 거절하거나 특정 숫자만큼 대기하도록 설정

장점

• 쓰레드가 이미 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 절약되고, 응답 시간도 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 수

값이 너무 낮으면 - 클라이언트의 응답 지연이 큼

값이 너무 크면 - CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운

장애 발생 시 클라우드면 서버 늘리고 튜닝, 클라우드가 아니면 열심히 튜닝

쓰레드 풀의 적정 숫자 : 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO리소스 상황에 따라 모두 다름

4. HTML, HTTP, API, CSR, SSR

정적 리소스

• 고정된 HTML, CSS, 이미지, 영상 제공
• 주로 웹 브라우저
  

동적인 HTML 페이지

• 동적으로 필요한 HTML
• 웹 브라우저 : HTML 해석
  

HTTP API

• HTML이 아닌 데이터를 전달
• 주로 JSON 형식 사용, 다양한 시스템에서 호출
  

서버사이드 렌더링, 클라이언트사이드 렌더링

• SSR 서버 사이드 렌더링

  • HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
  • 주로 정적인 화면에 사용
  • 관련 기술 : JSP, 타임리프 (백엔드 개발자)
    

• CSR 클라이언트 사이드 렌더링

  • HTML결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용
  • 주로 동적인 화면에 사용, 웹 화면을 마치 앱 처럼 필요 부분만 변경 가능
  • 예) 구글 지도, Gmail, 구글 캘린더
  • 관련 기술 : React, 뷰.js (프론트엔드 개발자)

5. 자바 백엔드 웹 기술 역사

과거

• 1997 서블릿 : HTML 생성이 어려움
• 1999 JSP : 비즈니스 로직까지 너무 많은 역할 담당
• 서블릿, JSP, 조합 MVC 패턴 사용
• MVC 프레임워크 춘추전국 시대

현재

• 애노테이션 기반의 스프링 MVC 등장

  • Controller , MVC 프레임워크 춘추전국 시대 마무리

• 스프링 부트 등장

  • 스프링 부트는 서버를 내장
  • 빌드 결과에 WAS 포함 -> 빌드 배포 단순화