1. 웹 서버와 웹 애플리케이션 서버(WAS)
웹 서버
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HTTP를 기반으로 동작한다.
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정적 리소스를 제공한다.
(HTML, CSS, JS, 이미지, 영상 등)
웹 애플리케이션 서버(WAS)
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HTTP를 기반으로 동작한다.
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웹 서버의 기능(정적 리소스 제공)을 포함하며, 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직을 수행할 수 있다.
(동적 HTML, HTTP API(JSON), 서블릿, JSP, 스프링 MVC 등)
- 즉 웹 서버는 정적 리소스(파일)을, WAS는 애플리케이션 로직을 수행하는 서버이다. 그러나 웹 서버도 프로그램을 실행하는 기능을 하기도 하고, WAS도 웹 서버의 기능을 포함한다. 즉 둘의 경계가 모호하며, WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화되어 있다고 생각하면 된다.
만약 웹 시스템을 WAS + DB로 구성할 경우, 다음과 같은 문제가 발생한다.
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WAS가 너무 많은 역할을 담당하게 되고 서버 과부화가 우려된다.
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정적 리소스 때문에 애플리케이션 로직의 수행이 어려울 수 있다.
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WAS 장애시 오류 화면 노출이 불가능하다.
반면 Web Server + WAS + DB로 구성할 경우, 다음과 같은 장점이 있다.
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정적 리소스는 웹 서버가 처리하고 애플리케이션 로직같은 동적인 처리가 필요하면 WAS에 요청을 위임할 수 있다. 따라서 WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리에 전담할 수 있다.
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효율적인 리소스 관리가 가능하다. (정적 리소스가 많이 필요하면 웹 서버 증설, 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS 증설)
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WAS와 달리, 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않는다. 따라서 WAS와 DB 장애시, WEB 서버가 오류 화면을 제공할 수 있다.
2. 서블릿
만약 웹 애플리케이션 서버를 직접 구현해야 한다면, HTTP FORM 데이터 전송 후 서버에서 처리해야 하는 업무는 다음과 같다.
그러나 매번 이런 과정을 거치는 것은 매우 비효율적이다. 따라서 서블릿을 지원하는 웹 애플리케이션 서버를 사용하면 반복되는 HTTP 요청 메시지를 읽는 과정을 생략할 수 있다.
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HTTP 요청이 들어오면, WAS는
request,response객체를 새로 생성하고, 서블릿 객체helloService를 호출한다.request,response객체는 요청이 들어올 때마다 새로 생성되지만, 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리된다. -
개발자는
request객체에서 HTTP 요청 정보를 편리하게 꺼내서 사용할 수 있다. -
개발자는
response객체에 HTTP 응답 정보를 편리하게 입력할 수 있다. -
WAS는
response객체에 담겨있는 내용을 토대로 HTTP 응답 메시지를 생성하고, 웹 브라우저에 전달한다.
서블릿 컨테이너
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서블릿을 관리하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다. (ex, 톰캣)
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서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료 등 생명주기를 관리한다.
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서블릿 객체는 싱글톤으로 관리된다. 고객의 요청이 올 때마다 서블릿 객체(
helloServlet)를 새로 생성하는 것은 비효율적이다. 따라서 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 만들어두고 재사용한다. 때문에 공유 변수 사용을 주의해야 한다. -
서블릿 객체는 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료된다.
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JSP도 서블릿으로 변환되어 사용된다.
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서블릿은 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리를 지원한다.
3. 동시 요청 - 멀티쓰레드
애플리케이션 코드를 순차적으로 실행하는 것을 쓰레드라 한다. 즉 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능하다.
쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행하기 때문에, 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성해야 한다.
쓰레드를 하나 사용하는 경우
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HTTP 요청이 오면 쓰레드를 통해 서블릿 객체를 호출한다.
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그러나 여러개의 요청이 오는 경우, 하나의 쓰레드만 사용하면 요청 1에 대한 처리가 지연되는 상황에서 요청 2가 들어왔을 때 하나의 쓰레드가 사용중이기 때문에 처리가 지연된다.
요청마다 쓰레드를 생성하는 경우
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위 문제를 해결하기 위해 요청마다 쓰레드를 생성하면 된다.
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요청마다 쓰레드 생성시 장점은 다음과 같다.
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동시 요청을 처리할 수 있다.
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리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때까지 처리가 가능하다.
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하나의 쓰레드가 지연되어도 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.
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그러나 요청마다 쓰레드를 생성하면 다음과 같은 단점이 있다.
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쓰레드 생성 비용이 비싸다. 요청마다 쓰레드를 생성하면, 쓰레드 생성 시간이 걸려 응답 속도가 늦어진다.
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컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
* 컨텍스트 스위칭 비용: 쓰레드 간에 전환할 때 발생하는 비용 -
쓰레드 생성에 제한이 없다. 따라서 고객 요청이 너무 많이 오면, 많은 요청을 다 받아들이기 때문에 CPU와 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.
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쓰레드 풀
쓰레드 풀을 사용하면 요청마다 쓰레드를 생성할 때 발생하는 단점을 보완할 수 있다.
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쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. (톰캣은 최대 200개가 기본 설정이다.)
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쓰레드가 필요하면, 쓰레드 풀에서 이미 생성되어 있는 쓰레드를 꺼내 사용한다.
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사용을 종료하면 쓰레드 풀에 반납한다.
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최대 쓰레드가 모두 사용중이어서 쓰레드 풀에 쓰레드가 없으면, 요청을 거절하거나 특정 숫자만큼 대기하도록 설정할 수 있다.
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쓰레드가 미리 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용이 절약되고 응답 속도가 빠르다.
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생성 가능한 쓰레드의 최대치가 한정되어 있으므로, 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리할 수 있다.
쓰레드 풀의 최대 쓰레드 수
WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드의 수이다.
- 이 값을 너무 낮게 설정하면?
동시 요청이 많은 경우, 서버 리소스는 여유롭지만 클라이언트 입장에서는 금방 응답 지연이 된다.
- 반면 이 값을 너무 높게 설정하면?
동시 요청이 많은 경우, 많은 요청을 다 받아들이기 때문에 CPU와 메모리 리소스 임계점 초과로 서버가 다운될 수 있다.
- 따라서 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트를 하며 적절한 수를 찾아가야 한다.
WAS가 멀티 쓰레드를 지원한다.
핵심은 WAS가 멀티 쓰레드를 지원한다는 것이다. 따라서 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리하기 때문에 개발자는 쓰레드 풀의 최댓값만 설정하고 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 된다.
단, 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)를 사용할 때 주의해야 한다.
4. HTML, HTTP API, CSR, SSR
정적 리소스
- 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공한다.
HTML 페이지
- 필요한 HTML 파일을 동적으로 생성해서 전달한다.
HTTP API
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HTML이 아니라 데이터를 전달하며 주로 JSON 형식의 데이터를 사용한다.
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HTTP API는 다음과 같은 상황에서 사용된다.
SSR - 서버 사이드 렌더링
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HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달하고, 웹브라우저는 HTML 파일을 렌더링하기만 한다.
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주로 정적인 화면에 사용된다.
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관련 기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자
CSR - 클라이언트 사이드 렌더링
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HTML 결과를 자바스크립트를 사용하여 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용한다.
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주로 동적인 화면에 사용된다. 웹 환경을 마치 앱 처럼 필요한 부분만 부분부분 변경할 수 있다. (ex, 구글 지도)
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관련 기술: React, Vue.js -> 프론트엔드 개발자
