[스프링 MVC 1편] #1. 웹 애플리케이션 이해

[YuDeokRin]

웹 애플리케이션 이해

1️⃣ 웹 서버, 웹 애플리케이션 서버

✅웹 서버(Web Server)란?

• 웹 서버는 HTTP 기반으로 동작하며, 정적 리소스 제공, 기타 부가기능을 갖고 있다.
• 정적(파일) HTML, CSS, JS, 이미지, 영상
• 웹서버의 예시로는 Apache와 Nginx가 있다.

✅웹 애플리케이션 서버(WAS - Web Application Server)

• HTTP 기반으로 동작한다.
• 웹 서버 기능의 대부분을 포함하고 있으며, 특히 정적 리소스 제공하는 기능들을 다 포함하고 있다.
• 가장 큰 차이점은 프로그램 코드로 실행해서 애플리케이션 로직을 수행할 수 있다.
  • 동적 HTML, HTTP API(JSON)
  • 서블릿, JSP, 스프링 MVC

→ 따라서 동적인 것들을 화면으로 보여줄 수 있다.

WAS의 예시) Tomcat, Jetty, Undertow 가 WAS라고 한다.

• 웹 서버와 WAS의 종류들 <출처:pxd 블로그>

✅웹 시스템 구성 - WAS, DB

• 웹의 최소로 사용할 때 WAS, DB가 필요한데, 이 구조는 최소 구성이다.
• WAS를 1개로 사용할 경우 너무 많은 역을 담당하여 서버 과부하 생각해야 한다.
• 가장 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려울 경우가 생긴다.
• WAS 장애시 오류 화면도 노출 불가능

✅웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB

• 정적 리소스는 웹 서버가 처리
• 웹 서버는 애플레이션 로직같은 동적인 처리가 필요하다 WAS에 요청을 위임
• WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리 전담

• 효율적인 리소스 관리가 가능하다.
  • 정적 리소스가 많이 사용되면 web 서버 증설 가능하다
  • 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS 증설 가능하다.

→ 유연해진다.

• 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않는다.
• 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 서버는 잘 죽는다.
• WAS에서 DB 장애시 WEB 서버가 오류 화면 제공 가능
  • 오류 화면 제공은 서버의 버전같은 경우를 공개해서는 안된다. (보안)
  • 커스텀으로 만들어서 제공해야한다.

2️⃣서블릿

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@WebServlet(name = "helloServlet", urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
	@Override
	protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){
	//애플리케이션 로직
	}
}

• 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 사용할 수 있음

➡️HTTP 요청, 응답 흐름

• WAS는 Reqeust, Response 객체를 새로 만들어서 서블릿 객체 호출
• 개발자는 Reqeust 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

• 톰켓처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고한다.
• 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기를 관리한다.
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리된다.
  • 클라이언트의 요청이 올 때 마다 계속 객체를 생성하는 것은 비효율적이다
  • 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 미리 만들어두고 재활용한다.
  • 모든 클라이언트 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근한다
  • 공유 변수 사용 주의
  • 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료
• JSP에서도 서블릿으로 변환되어서 사용하기도 한다
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리도 지원해준다.

3️⃣동시 요청 - 멀티 쓰레드

❓쓰레드란?

• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것을 쓰레드라고 한다.
• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main 이라는 이름의 쓰레드가 실행된다.
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능하다
• 쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행한다.
• 동시 처리가 필요하다면 쓰레드를 추가로 생성해서 사용한다.

➡️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.
    • 클라이언트의 요청이 들어 올 때마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
  • 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
  • 쓰레드 생성에 제한이 없다
    • 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

• 단일 요청 쓰레드

• 다중 요청 쓰레드

➡️쓰레드풀

• 특징

  • 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
  • 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. 톰켓은 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 없다면
    • 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.

• 쓰레드 풀

실무 팁

• 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 풀의 적정 숫자

적정 숫자는 어떻게 찾나요?
• 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

🔴쓰레드 풀의 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

4️⃣HTML, HTTP API, CSR, SSR

➡️정적 리소스

• 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지 영상 등을 제공
• 주로 웹 브라우저

➡️HTML 페이지

• 동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달
• 웹 브라우저 : HTML 해석

➡️HTTP API

• HTML이 아니라 데이터를 전달
• 주로 JSON 형식 사용
• 다양한 시스템에서 호출

➡️HTTP API

• 주로 JSON 형태로 데이터 통신
• UI 클라이언트 접점
  • 앱 클라이언트(아이폰, 안드로이드, PC앱)
  • 웹 브라우저에서 자바스크립트를 통한 HTTP API 호출
  • React, Vue.js 같은 웹 클라이언트
• 서버 to 서버
  • 주문 서버 → 결제 서버
  • 기업간 데이터 통신

➡️서버사이드렌더링(SSR)

• 서버에서 최종 HTML을 생성해서 클라이언트에 전달

➡️클라이언트 사이드 렌더링

어디까지 알아야할까?

• 백엔드 - 서버 사이드 렌더링 기술
  • JSP, 타임리프
  • 화면이 정적이고, 복잡하지 않을 때 사용
  • 백엔드 개발자는 서버 사이드 렌더링 기술 학습 필수
• 웹 프론트엔드 - 클라이언트 사이드 렌더링 기술
  • React, Vue.js
  • 복잡하고 동적인 UI 사용
  • 웹 프론트엔드 개발자의 전문 분야
• 선택과 집중
  • 백엔드 개발자의 웹 프론트엔드 기술 학습은 옵션
  • 백엔드 개발자는 서버, DB, 인프라 등등 수 많은 백엔드 기술을 공부해야 한다.
  • 웹 프론트엔드도 깊이있게 잘 하려면 숙련에 오랜 시간이 필요하다

5️⃣자바 백엔드 웹 기술 역사

✅과거 기술

• 서블릿 - 1997
  • HTML 생성이 어려움
• 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)

✅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 설치한 WAS에 배포
  • 스프링 부트는 빌드 결과(Jar)에 WAS 서버 포함 -> 빌드 배포 단순화