[김영한 스프링 MVC 1] 웹 애플리케이션 이해

웹 서버, 웹 애플리케이션 서버

웹 => HTTP 기반 

HTTP에 모든 것 전송 (HTML, TEXT, 이미지, 영상, JSON, XML 등)

서버 간 데이터 전송 시에도 대부분 HTTP 사용

 

 

• 웹 서버

HTTP 기반으로 동작
정적 리소스 제공, 기타 부가 기능
정적 HTML, CSS, JS, 이미지, 영상
ex) NGINX, APACHE

 

 

 

• 웹 애플리케이션 서버 (WAS)

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
ex) 톰캣(Tomcat) Jetty, Undertow

 

 

 

• 웹 서버 - WAS 차이점

웹 서버 : 정적 리소스(파일)

WAS : 애플리케이션 로직

 

둘의 용어, 경계 모호

  - 웹 서버도 프로그램 실행하는 기능 포함 가능

  - WAS도 웹 서버 기능 제공

 

자바 => 서블릿  컨테이너 기능 제공 시 WAS

but 서블릿 없이 자바 코드 실행하는 서버 프레임워크도 있음

 

∴ WAS => 애플리케이션 코드 실행에 더 특화

 

 

 

• 웹 시스템 구성

• WAS, DB

WAS, DB 만으로 시스템 구성 가능 

WAS => 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공

 

but WAS가 너무 많은 역할 담당 → 서버 과부하 우려

가장 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행 어려울 수 있음 (▲)

WAS 장애 시 오류 화면도 노출 불가능

 

 

• WEB, WAS, DB

클라이언트 → 웹 서버(정적 리소스 처리) → WAS(애플리케이션 로직 처리) → DB

 

 

=> 효율적인 리소스 관리

정적 리소스 많이 사용 → 웹 서버 증설

애플리케이션 리소스 많이 사용 → WAS 증설

 

 

정적 리소스만 제공하는 웹 서버 => 잘 죽지 않음

∴ WAS, DB 장애 시 오류 화면 제공 가능

 

 

 

서블릿

• 서버에서 처리해야 하는 업무

서블릿 => 비즈니스 로직 외의 서버가 처리해야 하는 모든 단계 수행함

 

 

 

• 특징

urlPatterns(/hello)의 URL 호출 → 서블릿 코드 실행
HttpServletRequest : HTTP 요청 정보를 편리하게 사용 / HttpServletResponse : HTTP 응답 정보를 편리하게 제공
  - 개발자는 HTTP 스펙을 매우 편리하게 사용

 

 

 

• HTTP 요청, 응답 흐름

HTTP 요청

→ WAS는 Request, Response 객체를 새로 만들어 서블릿 객체 호출
→ 개발자는 Request 객체에서 HTTP 요청 정보를 편리하게 꺼내서 사용,  Response 객체에 HTTP 응답 정보를 편리하게 입력
→ WAS는 Response 객체에 담긴 내용으로 HTTP 응답 정보를 생성

 

 

 

• 서블릿 컨테이너

서블릿 컨테이너 : 서블릿을 지원하는 WAS (ex. 톰캣)

  - 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기 관리
서블릿 객체 => 싱글톤으로 관리
  - 고객의 요청이 올 때마다 객체 생성 => 비효율
  - 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 미리 만들어놓고 재활용
  - 모든 고객 요청 => 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근
  - 공유 변수 사용 주의
  - 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료
JSP도 서블릿으로 변환되어 사용됨
동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리 지원

 

 

 

동시 요청 - 멀티 스레드

스레드 => 서블릿 객체 호출

 

 

• 스레드

: 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행

 

자바 메인 메서드 처음 실행 시 main이라는 이름의 스레드가 실행됨
스레드 없으면 자바 애플리케이션 실행 불가능

 

스레드 => 한번에 하나의 코드 라인만 수행
동시 처리 필요 시 → 스레드 추가 생성

 

 

 

• 단일 요청 - 스레드 하나 사용

요청1 → 스레드 할당 → 서블릿 코드 호출, 실행 → 응답 → 스레드 휴식

 

 

 

• 다중 요청 - 스레드 하나 사용

요청1 처리 지연 시 요청2 대기 → 2개의 요청 모두 수행되지 않고 오류 발생 가능

 

 

 

=>

• 요청마다 스레드 생성

 

• 장점

동시 요청 처리 가능
리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때까지 처리 가능
하나의 스레드가 지연되어도, 나머지 스레드는 정상 동작

 

 

• 단점

스레드 생성 비용이 매우 비쌈
응답 속도가 느려짐
컨텍스트 스위칭 비용 발생 (스레드 전환 시 드는 비용)
스레드 생성에 제한이 없음
고객 요청이 너무 많이 오면 CPU, 메모리 임계점을 넘어 서버가 죽을 수 있음

 

 

 

=>

• 스레드 풀

스레드가 필요하면, 이미 생성되어 있는 스레드를 스레드 풀에서 꺼내서 사용
사용 종료 시 해당 스레드를 스레드 풀에 반납
최대 스레드가 모두 사용 중 → 기다리는 요청은 거절하거나 특정 숫자만큼만 대기하도록 설정

 

 

• 특징

스레드 풀에 필요한 스레드를 보관, 관리
생성 가능한 쓰레드의 최대치를 스레드 풀에서 관리 (톰캣은 최대 200개 기본 설정 / 변경 가능)

 

 

• 장점

스레드가 미리 생성되어 있으므로, 스레드를 생성/종료하는 비용(CPU) 절약, 응답 시간이 빠름
생성 가능한 스레드의 최대치가 있으므로 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리 가능

 

 

• 실무 팁

WAS의 주요 튜닝 포인트 => 최대 쓰레드(max thread) 수

 

1. max thread 너무 낮게 설정 시

=> 동시 요청이 많으면 서버 리소스는 여유롭지만 클라이언트는 금방 응답 지연

 

2. max thread 너무 높게 설정 시
=> 동시 요청이 많으면 CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운

 

장애 발생 시
=> 클라우드면 일단 서버부터 늘리고 이후에 튜닝
=> 클라우드가 아니면 열심히 튜닝

 

스레드 풀의 적정 숫자

=> 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다름

최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트 시도
  - 툴: 아파치 ab, 제이미터, nGrinder

 

 

 

• 핵심

멀티 스레드에 대한 부분은 WAS가 처리
개발자가 멀티 스레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 됨 (싱글 스레드처럼 편리하게 소스 코드 개발)
멀티 스레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용

 

 

 

HTML, HTTP API, CSR, SSR

• 정적 리소스

고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등 제공

주로 웹 브라우저

 

 

 

 

• HTML 페이지

동적 HTML 파일 생성, 전달
웹 브라우저: HTML 해석

 

 

 

 

• HTTP API

HTML이 아니라 데이터만 전달 (UI 화면이 필요하면 클라이언트가 별도 처리)
주로 JSON 형식 사용

다양한 시스템에서 호출 (앱, 웹 클라이언트, 서버 to 서버)

UI 클라이언트 접점
  - 앱 클라이언트 (아이폰, 안드로이드, PC 앱)
  - 웹 브라우저 (자바스크립트를 통한 HTTP API 호출)
  - 웹 클라이언트 (React, Vue.js)

 

서버 to 서버 통신
  - 주문 서버 -> 결제 서버
  - 기업 간 데이터 통신

 

 

 

• SSR (서버 사이드 렌더링)

서버에서 최종 HTML 생성해 클라이언트에 전달
주로 정적인 화면에 사용
관련 기술: JSP, 타임리프 => 백엔드 개발자

 

 

 

• CSR (클라이언트 사이드 렌더링)

HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용
주로 동적인 화면에 사용 (웹 환경을 마치 앱처럼 필요한 부분마다 변경 가능)
ex) 구글 지도, Gmail, 구글 캘린더
관련 기술: React, Vue.js => 웹 프론트엔드 개발자

 

 

 

※

React, Vue.js에서 CSR + SSR 동시에 지원하는 웹 프레임워크도 있음
SSR을 사용하더라도, 자바스크립트를 사용해 화면 일부를 동적으로 변경 가능

 

 

 

자바 백엔드 웹 기술 역사

 

• 과거

서블릿 (1997)
HTML 생성이 어려움

 

JSP (1999)
  - HTML 생성은 편리하지만, 비즈니스 로직까지 너무 많은 역할 담당

 

서블릿, JSP 조합의 MVC 패턴
  - 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

애노테이션 기반의 스프링 MVC 등장
  - @Controller
  - MVC 프레임워크의 춘추 전국 시대 마무리

 

스프링 부트 등장
  - 스프링 부트 => 서버 내장하고 있음
  - 과거 : 서버에 WAS를 직접 설치, War 파일을 만들어 WAS에 소스 배포
  - 스프링 부트 : 빌드 결과(Jar)에 WAS 서버 포함 → 빌드, 배포 단순화

 

 

 

• 자바 웹 기술 역사

• Web Servlet - Spring MVC
• Web Reactive - Spring WebFlux

비동기 논블러킹 처리
최소 스레드로 최대 성능 => 스레드 컨텍스트 스위칭 비용 효율화
함수형 스타일로 개발 → 동시 처리 코드 효율화
서블릿 기술 사용 X

 

but
기술적 난이도 매우 높음
아직은 RDB 지원 부족
일반 MVC의 스레드 모델도 충분히 빠름
실무에서 아직 많이 사용하지 않음 (전체 1% 이하)

 

 

 

• 자바 뷰 템플릿(HTML을 편리하게 생성하는 뷰) 역사 

• JSP

느린 속도, 기능 부족

 

 

• 프리마커(Freemarker), 벨로시티(Velocity)

속도 문제 해결, 다양한 기능

 

 

• 타임리프(Thymeleaf)

내추럴 템플릿 => HTML의 모양을 유지하면서 뷰 템플릿 적용 가능
스프링 MVC와 강력한 기능 통합
최선의 선택 (성능은 프리마커, 벨로시티가 더 빠름)