웹 서버(Web Server), 웹 애플리케이션 서버 (Web Application Server)
HTTP의 기반으로 동작하는 Web Server와 WAS를 비교하는 파트
웹서버(Web Server)
- HTTP 기반으로 동작
- 정적 리소스 제공, 기타 부가기능
- 정적(파일) HTML, CSS, JS, 이미지, 영상
- 예) NGINX, APACH
위에서 언급한 바와 같이 정적파일을 통해 동작하는데에는 불편함이 없지만,
더 고도화된 동적파일을 실행할 수 없다는 단점이 존재했다
그래서..
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
- 예) 톰캣(Tomcat) Jetty, Undertow
WAS를 통해 코드를 실행해서 로직을 수행할 수 있도록 개발되었다.
더 자세히 본다면,
Web Server 와 WAS의 차이점은
사실은 둘의 용어도 경계도 모호하다 하지만 대부분의 개발자들이 보는 관점의 차이점은 분명 존재한다.
- 웹 서버는 정적 리소스(파일), WAS는 애플리케이션 로직
- 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 특화되었다.
컨테이너 : Jsp,servlet을 실행시킬 수 있는 소프트웨어
- 자바계열에서는 웹 애플리케이션 컨테이너라고 부른다.
서블릿
서블릿이란 웹페이지를 동적으로 생성하기 위해 서버측 프로그램을 말한다.
이는 자바 언어를 기반으로 만들지며 웹 어플리케이션 서버 ( Web Application Sever ) 위에서 컴파일 되고 동작한다.
서블릿의 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 컨테이너란
톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다
- 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
동시 요청 - 멀티 쓰레드
쓰레드란?
- 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
요청 마다 쓰레드 생성
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.
- 쓰레드 생성에 제한이 없다.
- 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.
쓰레드 풀이란?
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.
실무 사용
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
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
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
서버사이드 렌더링, 클라이언트 사이드 렌더링
SSR - 서버 사이드 렌더링
- HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
- 주로 정적인 화면에 사용
- 관련기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자
CSR - 클라이언트 사이드 렌더링
- 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
CSR - 클라이언트 사이드 렌더링
자바 백엔드 웹 기술 역사
과거 기술
서블릿 - 1997
- 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
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 WAS를 직접 설치하고, 소스는 War 파일을 만들어서 설치한 WAS에 배포
- 스프링 부트는 빌드 결과(Jar)에 WAS 서버 포함 -> 빌드 배포 단순화
최신 기술 (스프링 웹 기술의 분화)
- Web Servlet - Spring MVC
- Web Reactive - Spring WebFlux
특징
- 비동기 넌 블러킹 처리
- 최소 쓰레드로 최대 성능 - 쓰레드 컨텍스트 스위칭 비용 효율화
- 함수형 스타일로 개발 - 동시처리 코드 효율화
- 서블릿 기술 사용X
그런데
- 웹 플럭스는 기술적 난이도 매우 높음
- 아직은 RDB 지원 부족
- 일반 MVC의 쓰레드 모델도 충분히 빠르다.
- 실무에서 아직 많이 사용하지는 않음 (전체 1% 이하)
자바 뷰 템플릿 역사
HTML을 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
References (참고 자료)
