웹 서버, 웹 애플리케이션 서버
모든 것이 HTTP
HTTP 메시지에 모든 것을 전송
• HTML, TEXT
• IMAGE, 음성, 영상, 파일
• JSON, XML (API)
• 거의 모든 형태의 데이터 전송 가능
• 서버간에 데이터를 주고 받을 때도 대부분 HTTP 사용
• 지금은 HTTP 시대!
Http로 이 html 주세요라고 웹 서버에 요청을 하면 웹서버가 해당 html을
http 프로토콜로 응답을 준다.
=>http 프로토콜로 서로 데이터를 주고 받을 수 있다
정적 데이터를 제공하는 것을 웹 서버라 한다.
웹 애플리케이션 서버(WAS - Web Application Server)
• HTTP 기반으로 동작
• 웹 서버 기능 포함+ (정적 리소스 제공 가능)
• 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
• 동적 HTML, HTTP API(JSON)
• 서블릿, JSP, 스프링 MVC
이런 것들이 WAS에서 동작함
• 예) 톰캣(Tomcat) Jetty, Undertow 을 WAS 서버라 함
WAS는 http 요청이 오면 사용자에 따라서 이름을 보여줄 수 있고,
다른 화면들도 보여줄 수 있다.
->프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직을 수행 하므로!
웹 서버, 웹 애플리케이션 서버(WAS)차이
• 웹 서버는 정적 리소스(파일), WAS는 애플리케이션 로직
• 사실은 둘의 용어도 경계도 모호함
• 웹 서버도 프로그램을 실행하는 기능을 포함하기도 함
• 웹 애플리케이션 서버도 웹 서버의 기능을 제공함
• 자바는 서블릿 컨테이너 기능을 제공하면 WAS
• 서블릿 없이 자바코드를 실행하는 서버 프레임워크도 있음
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화
웹 시스템 구성 - WAS, DB
• WAS, DB 만으로 시스템 구성 가능
• WAS는 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능
• WAS가 너무 많은 역할을 담당, 서버 과부하 우려
• 가장 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려울 수 있음
• WAS 장애시 오류 화면도 노출 불가
웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB
• 정적 리소스는 웹 서버가 처리
• 웹 서버는 애플리케이션 로직같은 동적인 처리가 필요하면 WAS에 요청을 위임
• WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리 전담
• 효율적인 리소스 관리
• 정적 리소스가 많이 사용되면 Web 서버 증설
• 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS 증설
• 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않음
• 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 서버는 잘 죽음
• WAS, DB 장애시 WEB 서버가 오류 화면 제공 가능
서블릿
HTML Form 데이터 전송
POST 전송 - 저장
서버에서 처리해야 하는 업무
웹 애플리케이션 서버 직접 구현
서블릿을 지원하는 WAS 사용
서블릿은 초록색 부분 제외한 모든 일을 다 지원해줌
HTTP 응답 메시지 생성 부분까지 자동으로 해줌
서블릿
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
웹 브라우저에서 localhost:8080/hello 요청을 하면 WAS 서버에선
요청 메시지를 기반으로 request response 객체를 새로 만든다
그 후 파라미터를 넘기면서 helloServlet을 실행해준다
리턴을 하면 response 객체를 뒤져서 요걸 바탕으로
HTTP 응답 메시지를 만들고 웹 브라우저에 응답 메시지를 전달한다
HTTP 요청, 응답 흐름
• 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
서블릿 갹체를 내가 직접 생성하는게 아니라 코드만 만들면 됨
WAS안에는 서블릿을 지원하는 서블릿 컨테이너가 있는데,
이 안에 서블릿 객체를 서블릿 컨테이너가 생성해주고 호출해준다
WAS가 내려갈때 서블릿을 같이 종료해줘서 생명주기까지 관리해준다
• 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
request, response 객체는 들어올때마다 항상 새로 생성됨
동시 요청 - 멀티 쓰레드
클라이언트가 요청을 하면, TCP/IP 커넥션이 연결된다
서블릿이란걸 호출해준다
서블릿 객체를 누가 호출할까? -> 쓰레드!
쓰레드
• 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
프로그램 실행 -> 프로세스,
쓰레드 -> 프로그램 안의 여러 갈래
단일 요청 - 쓰레드 하나 사용
요청이 오면 쓰레드를 할당한다.
이 쓰레드를 가지고 서블릿 코드를 실행해준다
쓰레드를 가지고 응답까지 다함
쓰레드는 휴식함
다중 요청 - 쓰레드 하나 사용
처리가 지연됨
요청2가 들어옴
쓰레드를 기다리게 됨
이 경우 요청 1,2 둘다 죽게됨
해결
요청 마다 쓰레드 생성
요청이 올때마다 쓰레드를 새로 만듦
장단점
• 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.
->CPU 코어가 하나이고 쓰레드가 2개라면
코어가 하나 실행하고 그 다음거 실행하는데
이 두개를 전환할때 비용 발생
•쓰레드 생성에 제한이 없다.
•고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다
쓰레드 풀
WAS 내부에 쓰레드 풀 안에서 쓰레드들이 놀고 있다.
미리 쓰레드를 만들어서 쓰레드 풀안에 넣어둠
요청이 오면 쓰레드 풀에서 쓰레드를 갖다 쓴다
다 쓰면 쓰레드를 쓰레드풀에 다시 반납
200개의 쓰레드가 다 실행중이어서
쓰레드풀안에 쓰레드가 없으면
요청이 왔을때 대기하거나 거절할 수 있다.
**쓰레드 풀
- 요청 마다 쓰레드 생성의 단점 보완**
특징
• 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
• 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. 톰캣은 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 없으면?
• 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 풀 - 너무 낮게 설정
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
WAS의 멀티 쓰레드 지원 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
HTML, 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
예)주문 내역을 보여주세요 요청->WAS가 DB에서 주문정보 조회 후
주문정보 조회한 데이터와 프로그램 코드를 넣어서
동적으로 HTML 생성을 해서 웹 브라우저에 내려줌
웹 브라우저는 HTML만 받아서 해석을 해서 우리에게 보여주는것
HTTP API
• HTML이 아니라 데이터를 전달
• 주로 JSON 형식 사용
• 다양한 시스템에서 호출
HTTP API-다양한 시스템 연동
• 주로 JSON 형태로 데이터 통신
• UI 클라이언트 접점
-• 앱 클라이언트(아이폰, 안드로이드, PC 앱)
-• 웹 브라우저에서 자바스크립트를 통한 HTTP API 호출
-• React, Vue.js 같은 웹 클라이언트
• 서버 to 서버
-• 주문 서버 -> 결제 서버
-• 기업간 데이터 통신
서버 사이드 렌더링, 클라이언트 사이드 렌더링
SSR - 서버 사이드 렌더링
서버에서 최종 HTML을 생성해서 클라이언트에 전달
• HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
• 주로 정적인 화면에 사용
• 관련기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자
CSR - 클라이언트 사이드 렌더링
서버에선 내용이 없는 텅텅빈 Html과 자바스크립트 링크를 내려준다.
웹브라우저가 이 자바스크립트를 요청한다
클라이언트는
Javascript
클라이언트 로직
HTML 렌더링 코드 을 서버로부터 응답 받게된다.
웹브라우저가 데이터를 가지고 동적으로 자바스크립트로 HTML 결과를 렌더링해서 보여줌
• 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, Gmail, 구글 캘린더
• 관련기술: React, Vue.js -> 웹 프론트엔드 개발자
참고
• React, Vue.js를 CSR + SSR 동시에 지원하는 웹 프레임워크도 있음
• SSR을 사용하더라도, 자바스크립트를 사용해서 화면 일부를 동적으로 변경 가능
어디까지 알아야 하나요?
백엔드 개발자 입장에서 UI 기술
• 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.
자바 백엔드 웹 기술 역사
자바 웹 기술 역사
과거 기술
• 서블릿 - 1997
-• 자바 코드를 짜야하므로 동적인 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
->비즈니스 로직 부분과 화면 렌더링 하는 부분. 두 부분으로 나눔
• 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 WAS(톰캣)를 직접 설치하고, 소스는 War 파일을 만들어서 설치한 WAS(톰캣 서버)에 배포
• 스프링 부트는 빌드 결과(Jar)에 WAS 서버 포함 -> 빌드 배포 단순화
최신 기술 - 스프링 웹 기술의 분화
• Web Servlet - Spring MVC
서블릿 위에 스프링 MVC를 올려서 동작하는 방식
• Web Reactive - Spring WebFlux
최신 기술 - 스프링 웹 플럭스(WebFlux)
• 특징
• 비동기 넌 블러킹 처리
• 최소 쓰레드로 최대 성능 - 쓰레드 컨텍스트 스위칭 비용 효율화
쓰레드를 코어 수에 맞춰서 사용
• 함수형 스타일로 개발 - 동시처리 코드 효율화
• 서블릿 기술 사용X
• 그런데
• 웹 플럭스는 기술적 난이도 매우 높음
• 아직은 RDB(관계형 데이터베이스) 지원 부족
• 일반 MVC의 쓰레드 모델도 충분히 빠르다.
• 실무에서 아직 많이 사용하지는 않음 (전체 1% 이하)
자바 뷰 템플릿 역사
뷰 템플릿이란 HTML을 백엔드에서 동적으로 편리하게 생성하는 뷰 기능
• JSP
• 속도 느림, 기능 부족
• 프리마커(Freemarker), Velocity(벨로시티)
• 속도 문제 해결, 다양한 기능
• 타임리프(Thymeleaf)
• 내추럴 템플릿: HTML의 모양을 유지하면서 뷰 템플릿 적용 가능
• 스프링 MVC와 강력한 기능 통합
• 최선의 선택, 단 성능은 프리마커, 벨로시티가 더 빠름
