HTTP의 Stateless와 Connectionless

Daehyeon Yun·2024년 8월 1일

🤚What is HTTP?

HTTP는 HTML 문서와 같은 리소스들을 가져올 수 있도록 해주는 프로토콜.

HTTP는 웹에서 이루어지는 모든 데이터 교환의 기초이자, 클라이언트-서버 프로토콜
클라이언트와 서버들은 데이터 스트림과 대조적으로 개별적인 메시지 교환에 의해 통신한다.
- 클라이언트에 의해 전송되는 메시지를 요청(Request), 그에 대해 서버에서 응답으로 전송되는 메시지를 응답(Response)라고 부른다.
HTTP는 CL7 계층(애플리케이션 계층)의 프로토콜로, 신뢰 가능한 전송 프로토콜이라면 이론상 무엇이든 사용 가능하지만 TCP 혹은 TCL로 전송된다.
HTTP 프로토콜이 진행될 때 요청과 응답 사이에는 다양한 개체들이 존재한다.
- 다양한 작업을 수행하는 게이트웨이 혹은 캐시 역할을 하는 프록시 등이 존재한다.

💡 클라이언트의 상태를 저장하는 Stateful의 경우 서버가 클라이언트의 상태를 저장할 시 서버가 변경되거나, 장애가 발생 시 문제가 커지기에 서버의 확장이 쉽지 않다.

💡 Stateless일 경우 서버가 상태를 저장하지 않으므로 서버가 변경되거나 중지되어도 클라이언트의 요청을 받아 응답할 수 있으며, 요청이 대량 발생해도 서버를 대거 투입할 수 있다.

→ 이와 같이 기존 서버만으로 용량이나 성능의 한계에 도달했을 때, 비슷한 사양의 서버를 추가로 연결해 기존 서버의 부하를 분담하는 방식을 스케일 아웃(Scale-out) 혹은 수평 스케일링(Horizontal Scaling)이라 한다.

모든 서버를 Stateless로 설계할 수는 없다.
- 로그인 사용자의 경우, 로그인 했다는 상태를 서버에 유지시켜야 한다.
- 웹 브라우저의 쿠키, 세션 등을 상태(State)에 유지할 필요성이 있을 수 있다.
- 상태 유지는 최소한으로 사용해야한다.

Connectionless는 뜻 그대로 연결을 하지 않는다는 뜻이다.
HTTP는 Connectionless한 특성을 가지고 있다.
- 클라이언트의 요청, 서버의 응답 이후에는 연결을 종료한다.
- 이러한 특성으로 1시간동안 수천명이 서비스를 사용해도, 실제 서버에서의 동시 처리 요청은 매우적다. 따라서 서버 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
- 단점 : TCP/IP 연결을 계속 새로 맺어야 한다. → 즉, 3-way handshake 시간을 계속 소요해야한다. → 특정 사이트를 요청 시 다양한 리소스를 다운로드하게 되는데, 리소스마다 연결을 새롭게 생성하기 때문에 overhead가 과하게 발생한다.
Connectionless의 반대로 Connection-oriented이 있다.
- Connection-oriented(연결 유지) 모델은 클라이언트의 요청과 서버의 응답 이후에도 연결을 계속 유지한다.
- 이때, 요청과 응답 이후에도 연결을 지속적으로 유지하기 때문에 서버의 자원을 계속해서 소모하게 된다.

HTTP1.0 버전 발표 이후, 클라이언트와 서버간 요청과 응답을 어떻게 하면 빨리 할 수 있을지에 대한 연구가 이루어졌다.
- 대표적으로 Persistent Connection 기법이 있다.
💡Persistent Connection는 뭐지?
- HTTP는 서버간 요청과 응답 사이마다 TCP/IP 연결을 계속 새로 맺는다. 즉, 3-way handshake 방식(SYN, SYN-ACK, ACK)을 이용해 통신이 이루어진다.
- 이를 개선하기 위해 하나의 요청과 응답이 진행된 후 연결이 끊어지는 것이 아닌, 일정시간동안 동일한 TCP 연결을 사용하며 여러 개의 요청과 응답을 처리하는 방식을 말한다.
💡Persistent Connection의 탄생 이유
- 웹의 초장기에는 웹을 통해 전달해야 하는 사이트의 콘텐츠 수가 그리 많지 않았다. 따라서 다수의 TCP 연결 사용으로 인한 부담은 크지 않았으나, 웹 사이트의 멀티미디어 시장의 규모가 커지며 TCP 연결의 재사용이 필요하게 되었다.
- 이때 나온 기술이 Persistent Connection이며, 이는 Keep-alive 혹은 connection re-use 라고 불린다.

💡Persistent Connection의 사용법?
- HTTP1.0 기반에서 Persistent Connection을 사용하고자 하면 클라이언트가 서버로 요청을 할때 요청 message내 헤더(header)에 Connection: keep-alive를 명시한다.
  
  💥 HTTP1.1 부터는 Connection 헤더를 사용하지 않더라고 모든 요청과 응답은 Persistent Connection를 지원한다. 따라서 HTTP 응답이 완료된 이후에 TCP 연결을 임의적으로 끊어야 하는 경우만 Connection: close 와 같이 사용한다.

열심히 살아야지