[Spring DB] Connection Pool, Datasource

2-1. 커넥션 풀 이해

커넥션 획득

• 데이터베이스 커넥션을 획득할 때는 다음과 같은 과정을 거친다.
  1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션를 조회한다.
  2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. 이 과정에서 3 way handshake 같은 TCP/IP 연결 동작이 발생한다.
  3. DB 드라이버는 커넥션이 연결되면, ID, PW, 기타 부가정보를 DB에 전달한다.
  4. DB 드라이버는 ID, PW로 내부 인증을 완료하고, DB 내부에 세션을 생성한다.
  5. DB는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보낸다.
  6. DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해 클라이언트에 반환한다.

• 커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 많이 소모되는 일이다. DB는 물론, 애플리케이션 서버에서도 TCP/IP 커넥션을 새로 생성하기 위한 리소스를 매번 사용해야한다.

• 진짜 문제는 고객이 애플리케이션을 사용할 때, SQL을 실행하는 시간 뿐만 아니라 커넥션을 새로 만드는 시간이 추가되기 때문에 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다.

• 이러한 문제를 해결하는 아이디어가 커넥션을 미리 생성해두고 사용하는 커넥션 풀이라는 방법이다.

커넥션 풀 초기화

• 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 풀의 연결 상태

• 커넥션 풀에 들어 있는 커넥션은 TCP/IP로 DB와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에 언제든지 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.

커넥션 풀 사용

• 애플리케이션 로직에서 커넥션을 획득할 때, DB 드라이버를 통해 획득하는 것이 아니라 커넥션 풀에서 생성되어 있는 커넥션을 객체 참조로 가져다 쓴다.

• 애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달하고 그 결과를 받아서 처리한다.
• 커넥션을 모두 사용하고 나면 이제는 커넥션을 종료하는 것이 아니라, 다음에 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션을 그대로 커넥션 풀에 반환하면 된다. 여기서 주의할 점은 커넥션을 종료하는 것이 아니라 커넥션이 살아있는 상태로 커넥션 풀에 반환해야 한다는 것이다.

정리

• 적절한 커넥션 풀 숫자는 서비스의 특징과 애플리케이션 서버 스펙, DB 서버 스펙에 따라 다르기 때문에 성능 테스트를 통해서 정해야 한다.
• 커넥션 풀은 서버당 최대 커넥션 수를 제한할 수 있다. 따라서 DB에 무한정 연결이 생성되는 것을 막아주어서 DB를 보호하는 효과도 있다.
• 이런 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.
• 성능과 사용의 편리함 측면에서 최근에는 hikariCP 를 주로 사용한다. 스프링 부트 2.0 부터는 기본 커넥션 풀로 hikariCP 를 제공한다. 성능, 사용의 편리함, 안전성 측면에서 이미 검증이 되었기 때문에 커넥션 풀을 사용할 때는 고민할 것 없이 hikariCP 를 사용하면 된다. 실무에서도 레거시 프로젝트가 아닌 이상 대부분 hikariCP 를 사용한다.

2-2. DataSource 이해

커넥션을 획득하는 다양한 방법

• 커넥션을 얻는 방법은 앞서 학습한 JDBC DriverManager 를 직접 사용하거나, 커넥션 풀을 사용하는 등 다양한 방법이 존재한다.
• 만약 앞서 개발한 애플리케이션 처럼 DriverManager를 통해 커넥션을 획득하다가, 커넥션 풀을 사용하는 방법으로 변경하려면 어떻게 해야할까?
  

DriverManager를 통해 커넥션 획득하다가 커넥션 풀로 변경시 문제

• 커넥션을 획득하는 방법을 변경할 때, 커넥션을 획득하는 애플리케이션 코드도 바꿔야한다. 의존 관계가 DriverManager -> HikariCP로 변경되기 때문

datasource로 커넥션을 획득하는 방법을 추상화

• 커넥션을 획득하는 방법을 추상화하기 위해 javax.sql.DataSource 라는 인터페이스를 제공한다.
• 이 인터페이스의 핵심 기능은 커넥션 조회 하나이다. (다른 일부 기능도 있지만 크게 중요하지 않다.)

 public interface DataSource {
    Connection getConnection() throws SQLException;
}

정리

• 대부분의 커넥션 풀은 DataSource 인터페이스를 이미 구현해두었다. 따라서 개발자는 DBCP2 커넥션 풀, HikariCP 커넥션 풀의 코드를 직접 의존하는 것이 아니라 DataSource 인터페이스에만 의존하도록 애플리케이션 로직을 작성하면 된다.
• 커넥션 풀 구현 기술을 변경하고 싶으면 해당 구현체로 갈아끼우기만 하면 된다.
• DriverManager 는 DataSource 인터페이스를 사용하지 않는다. 따라서 DriverManager 는 직접 사용해야 한다. DriverManager 를 사용하다가 DataSource 기반의 커넥션 풀을 사용하도록 변경하면 관련 코드를 다 고쳐야 한다. 이런 문제를 해결하기 위해 스프링은 DriverManager 도 DataSource 를 통해서 사용할 수 있도록 DriverManagerDataSource 라는 DataSource 를 구현한 클래스를 제공한다.
• 자바는 DataSource 를 통해 커넥션을 획득하는 방법을 추상화했다. 이제 애플리케이션 로직은 DataSource 인터페이스에만 의존하면 된다. 덕분에 DriverManagerDataSource를 통해서 DriverManager를 사용하다가 커넥션 풀을 사용하도록 코드를 변경해도 애플리케이션 로직은 변경하지 않아도 된다.