Spring DB - 커넥션 풀 이해

Kwon Yongho·2023년 5월 11일
Spring DB
0

Spring-DB

목록 보기
2/16
post-thumbnail

커넥션 풀 이해

  1. 커넥션 풀 이해
  2. DataSource 이해
  3. DataSource 예제1 - DriverManager
  4. DataSource 예제2 - 커넥션 풀
  5. DataSource 적용

1. 커넥션 풀 이해

데이터베이스 커넥션을 매번 획득

  1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회한다.
  2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP커넥션을 연결한다. 물론 이 과정에서 3 way handshake같은 TCP/IP 연결을 위한 네트워크 동작이 발생한다.
  3. DB 드라이버는 TCP/IP 커넥션이 연결되면 ID, PW와 기타 부가정보를 DB에 전달한다.
  4. DB는 ID, PW를 통해 내부 인증을 완료하고, 내부에 DB세션을 생성한다.
  5. DB는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보낸다.
  6. DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해서 클라이언트에 반환한다.

문제
고객이 애플리케이션을 사용할 때, SQL을 실행하는 시간 뿐만 아니라 커넥션을 새로 만드는 시간이 추가되기 때문에 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다. 이것은 사용자에게 좋지 않은 경험을 줄 수 있다.

이런 문제를 한번에 해결하는 아이디어가 바로 커넥션을 미리 생성해두고 사용하는 커넥션 풀이라는 방법이다.

  • 애플리케이션을 시작하는 시점에 커넥션 풀은 필요한 만큼 커넥션을 미리 확보해서 풀에 보관한다. 보통 얼마나 보관할 지는 서비스의 특징과 서버 스펙에 따라 다르지만 기본값은 보통 10개이다.
  • 커넥션 풀에 들어 있는 커넥션은 TCP/IP로 DB와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에 언제든지 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.

커넥션 풀 사용

  • 커넥션 풀을 통해 이미 생성되어 있는 커넥션을 객체 참조로 그냥 가져다 쓰기만 하면 된다.
  • 커넥션 풀에 커넥션을 요청하면 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 중에 하나를 반환한다.
  • 애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달하고 그 결과를 받아서 처리한다.

이점

  • 커넥션 풀은 얻는 이점이 매우 크기 때문에 실무에서는 항상 기본으로 사용한다.
  • 커넥션 풀은 개념적으로 단순해서 직접 구현할 수도 있지만, 사용도 편리하고 성능도 뛰어난 오픈소스 커넥션 풀이 많기 때문에 오픈소스를 사용하는 것이 좋다.
  • 대표적인 커넥션 풀 오픈소스는 commons-dbcp2, tomcat-jdbc pool, HikariCP 등이 있다.

2. DataSource 이해

커넥션을 얻는 방법은 앞서 학습한 JDBC DriverManager를 직접 사용하거나, 커넥션 풀을 사용하는 등 다양한 방법이 존재한다.

커넥션을 획득하는 다양한 방법

  • DriverManager를 통해 커넥션 획득하다가 커넥션 풀로 변경 시 애플리케이션 코드도 함께 변경해야 한다.

커넥션을 획득하는 방법을 추상화

  • 자바에서는 이런 문제를 해결하기 위해 javax.sql.DataSource라는 인터페이스를 제공한다.
  • DataSource는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화 하는 인터페이스이다.
  • 이 인터페이스의 핵심 기능은 커넥션 조회 하나이다.

3. DataSource 예제1 - DriverManager

먼저 기존에 개발했던 DriverManager를 통해서 커넥션을 획득하는 방법을 확인해보자.
ConnectionTest

package com.example.jdbc.connection;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.jupiter.api.Test;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;

import static com.example.jdbc.connection.ConnectionConst.*;

@Slf4j
public class ConnectionTest {
    @Test
    void driverManager() throws SQLException {
        Connection con1 = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
        Connection con2 = DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD);
        log.info("connection={}, class={}", con1, con1.getClass());
        log.info("connection={}, class={}", con2, con2.getClass());
    }
}

ConnectionTest - 데이터소스 드라이버 매니저 추가

    @Test
    void dataSourceDriverManager() throws SQLException {
        //DriverManagerDataSource - 항상 새로운 커넥션 획득
        DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        useDataSource(dataSource);
    }
    private void useDataSource(DataSource dataSource) throws SQLException {
        Connection con1 = dataSource.getConnection();
        Connection con2 = dataSource.getConnection();
        log.info("connection={}, class={}", con1, con1.getClass());
        log.info("connection={}, class={}", con2, con2.getClass());
    }

  • DriverManager는 커넥션을 획득할 때 마다 URL, USERNAME, PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달해야 한다. 반면에 DataSource를 사용하는 방식은 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파리미터를 넘겨두고, 커넥션을 획득할 때는 단순히 dataSource.getConnection()만 호출하면 된다.

설정과 사용의 분리

  • 설정: DataSource를 만들고 필요한 속성들을 사용해서 URL , USERNAME , PASSWORD 같은 부분을 입력하는 것을 말한다. 이렇게 설정과 관련된 속성들은 한 곳에 있는 것이 향후 변경에 더 유연하게 대처할 수 있다.
  • 사용: 설정은 신경쓰지 않고, DataSource의 getConnection()만 호출해서 사용하면 된다.

4. DataSource 예제2 - 커넥션 풀

ConnectionTest - 데이터소스 커넥션 풀 추가

    @Test
    void dataSourceConnectionPool() throws SQLException, InterruptedException {
        // 커넥션 풀링: HikariProxyConnection(Proxy) -> JdbcConnection(Target)
        HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
        dataSource.setJdbcUrl(URL);
        dataSource.setUsername(USERNAME);
        dataSource.setPassword(PASSWORD);
        dataSource.setMaximumPoolSize(10);
        dataSource.setPoolName("MyPool");
        useDataSource(dataSource);
        Thread.sleep(1000); // 커넥션 풀에서 커넥션 생성 시간 대기
    }

HikariConfig
- HikariCP 관련 설정을 확인할 수 있다. 풀의 이름(MyPool)과 최대 풀 수(10)을 확인할 수 있다.

MyPool connection adder

  • 커넥션 풀에 커넥션을 채우는 것은 상대적으로 오래 걸리는 일이다. 애플리케이션을 실행할 때 커넥션 풀을 채울 때 까지 마냥 대기하고 있다면 애플리케이션 실행 시간이 늦어진다. 따라서 이렇게 별도의 쓰레드를 사용해서 커넥션 풀을 채워야 애플리케이션 실행 시간에 영향을 주지 않는다.

5. DataSource 적용

이번에는 애플리케이션에 DataSource를 적용해보자.
기존 코드를 복사해서 새로 만들었다. V0 -> V1

MemberRepositoryV1


	private final DataSource dataSource;
    private Connection getConnection() throws SQLException {
        Connection con = dataSource.getConnection();
        log.info("get connection={}, class={}", con, con.getClass());
        return con;
    }
    
    // 변경
        private void close(Connection con, Statement stmt, ResultSet rs) {

        // 간편
        JdbcUtils.closeResultSet(rs);
        JdbcUtils.closeStatement(stmt);
        JdbcUtils.closeConnection(con);
        }
        
        // 나머지 동일

MemberRepositoryV1Test (DriverManager - 항상 새로운 커넥션 획득)

package com.example.jdbc.repository;

import com.example.jdbc.domain.Member;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.assertj.core.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource;

import java.sql.SQLException;
import java.util.NoSuchElementException;

import static com.example.jdbc.connection.ConnectionConst.*;

@Slf4j
public class MemberRepositoryV1Test {

    MemberRepositoryV1 repository;

    @BeforeEach
    void beforeEach(){
        DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        repository = new MemberRepositoryV1(dataSource);
    }


    @Test
    void crud() throws SQLException {
        //save
        Member member = new Member("memberV0", 10000);
        repository.save(member);


        //findById
        Member findMember = repository.findById(member.getMemberId());
        log.info("findMember={}", findMember);
        Assertions.assertThat(findMember).isEqualTo(member);

        //update: money: 10000 -> 20000
        repository.update(member.getMemberId(), 20000);
        Member updatedMember = repository.findById(member.getMemberId());
        Assertions.assertThat(updatedMember.getMoney()).isEqualTo(20000);

        //delete
        repository.delete(member.getMemberId());
        Assertions.assertThatThrownBy(() -> repository.findById(member.getMemberId())).isInstanceOf(NoSuchElementException.class);
    }

}

  • DriverManagerDataSource를 사용하면 conn0~5 번호를 통해서 항상 새로운 커넥션이 생성되어서 사용되는 것을 확인할 수 있다. (스크린 샷에서는 conn0 - conn1)

MemberRepositoryV1Test(HikariDataSource 커넥션 풀링)

    @BeforeEach
    void beforeEach(){
        // DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
        HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
        dataSource.setJdbcUrl(URL);
        dataSource.setUsername(USERNAME);
        dataSource.setPassword(PASSWORD);
        repository = new MemberRepositoryV1(dataSource);
    }

  • 커넥션 풀 사용시 conn0 커넥션이 재사용 된 것을 확인할 수 있다.
  • 테스트는 순서대로 실행되기 때문에 커넥션을 사용하고 다시 돌려주는 것을 반복한다. 따라서 conn0만 사용된다.
  • 웹 애플리케이션에 동시에 여러 요청이 들어오면 여러 쓰레드에서 커넥션 풀의 커넥션을 다양하게 가져가는 상황을 확인할 수 있다.

DriverManagerDataSource를 HikariDataSource로 변경해도 MemberRepositoryV1의 코드는 전혀 변경하지 않아도 된다. MemberRepositoryV1는 DataSource인터페이스에만 의존하기 때문이다.

참고
김영한: 스프링 DB 1편 - 데이터 접근 핵심 원리(인프런)
Github - https://github.com/b2b2004/Spring_DB

profile
Kwon Yongho
공책
이전 포스트

Spring DB - JDBC 이해

다음 포스트

Spring DB - 트랜잭션 이해

0개의 댓글