[Spring] 스프링 MVC 핵심 기술 - 웹 애플리케이션 이해

 

이글은 스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술 강의를 학습 후 
나중에 다시 복습하기 위해 정리한 글입니다.
문제시 비공개로 처리하겠습니다. 

스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술 - 인프런 | 강의

 

목차

1. 웹 서버, 웹 애플리케이션 서버
2. 서블릿
3. 동시 요청 - 멀티 쓰레드
4. HTML, HTTP API, CSR, SSR
5. 자바 백엔드 엡 기술 역사

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1. 웹 서버, 웹 애플리케이션 서버

웹 서버 (Web Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 정적 리소스(HTML, CSS, JS, 이미지, 영상) 제공, 기타 부가기능
• EX)
  • NGINX, APACHE

웹 애플리케이션 서버 (Web Application Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 웹 서버 + 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
  • 동적 HTML, HTTP API(JSON), 서블릿, JSP, 스프링 MVC
• EX)
  • Tomcat, Jetty, Undertow

둘의 차이

• 둘의 경계도 모호함
  • 웹 서버는 프로그램을 실행하는 기능을 포함하기도 함
  • WAS는 웹 서버의 기능도 제공함
  • 같이 사용하는 것이 최적화하기 좋음
• 그냥 웹 서버는 정적 리소스, WAS는 애플리케이션 로직 수행에 특화 !

웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB

• 정적 리소스는 웹 서버가 처리
• 웹 서버는 비즈니스 로직 처리같은 동적인 처리가 필요하면 WAS에 위임
• WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리 전담

• 효율적인 리소스 관리
  • 정적 리소스가 많이 사용되면 웹 서버 증설
  • 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS 증설

• 서버 다운 
  • 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않음
  • 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 는 잘 죽음
  • WAS, DB 장애시 웹 서버가 오류 화면 제공
• 실무 팁
  • 앞에 로드밸런서 장비를 두고 그 뒤에 서버를 여러대 구축
  • 보통 AWS를 사용하면 서버 장비 1대에 스프링 부트 내장 WAS를 한대 사용함.
  • 로드 밸런서가 트래픽을 분산 -> 뒤에 WAS 장비가 여러대 운용됨.
  • 장비 1대가 장애가 나도 서비스는 유지됨.

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2. 서블릿

HTML Form 데이터 전송

클라이언트에선 POST 로 전송 -> 서버에선 저장 프로세스 

서버에서 처리해야 할 업무 (IF 웹 애플리케이션 서버를 직접 구현 한다면 ...)

• 서버 TCP/IP 연결 대기, 소켓 연결
• HTTP 요청 메시지를 파싱해서 읽기
• POST방식, /save URL 인지 확인
• Content-Type 확인
• HTTP 메시지 바디 내용 파싱 - username, age 데이터를 사용할 수 있게 파싱
• 저장 프로세스 실행
• 비즈니스 로직 실행 - DB에 저장 요청
• HTTP 응답 메시지 생성 시작
  • HTTP 시작 라인 생성
  • Header 생성
  • 메시지 바디에 HTML 생성에서 입력
• TCP/IP에 응답 전달, 소켓 종료

이 모든 과정을 직접 구현해야 한다.

여기에 의미있는 비즈니스 로직은 -> DB에 저장 요청 뿐이다.

 

서블릿을 사용한다면 !!!

의미있는 비즈니스 로직을 제외한 모든 기능을 서블릿에서 제공해준다.

 

즉, 개발자는 비즈니스 로직에만 집중을 하면 된다는 것이다.

서블릿 특징

@WebServlet(name = "helloServlet", urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet{
	
    @Override
    protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){
    	// 애플리케이션 로직	
    }
}

• urlPatterns(/hello) : URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행
• HttpServletRequest : HTTP 요청 정보를 편리하게 사용
• HttpServletResponse : HTTP 응답 정보를 편리하게 사용

개발자는 WAS 와 서블릿을 이용하면 HTTP 스펙을 매우 편리하게 사용할 수 있다.

서블릿 컨테이너

• 톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라 함
• 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생명주기를 관리한다.
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리된다.
  • 고객의 요청이 올 때 마다 객체를 관리하는 것은 비효율
  • 최초 로링 시점에 서블릿 객체를 미리 만들고 재활용 -> 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체에 접근
  • 위와 같은 이유로 공유 변수 사용을 각별히 주의해야 한다.
  • 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료된다.
• JSP 도 서블릿으로 변환 되어 사용된다.
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리 지원

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3. 동시 요청 - 멀티 쓰레드 

쓰레드

• 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 정상적으로 동작

단점

• 쓰레드 생성 비용은 매우 비싸다. -> 고객 요청이 올때마다 쓰레드 생성 시 응답 속도 늦어짐
• 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생
• 쓰레드 생성에 제한이 없음. -> 고객 요청이 너무 많이 오면 CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있음.

쓰레드 풀

특징

• 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리.
• 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. (톰캣은 최대 200개 기본설정 됨 -> 변경가능함)

사용

• 쓰레드가 필요하면, 이미 생성된 쓰레드를 풀에서 꺼내 사용
• 사용을 종료하면 쓰레드 풀에 해당 쓰레드를 반납
• 최대 쓰레드가 모두 사용중이라면 -> 기다리는 요청을 거절하거나, 특정 숫자만큼은 대기하도록 설정 가능

장점

• 쓰레드가 미리 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 줄어들고, 응답시간 빠름
• 생성 가능한 쓰레드의 최대치가 있으므로 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전히 처리

실무 팁

• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread)의 수이다.
  • 이 값을 너무 낮게 설정 -> 동시 요청이 많을 경우, 서버 리소스는 여유롭지만, 클라는 금방 응답 지연
  • 이 값을 너무 높게 설정 -> 동시 요청이 많은 경우, CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운
• 장애 발생시 
  • 클라우드면 일단 서버부터 늘리고, 이후에 튜닝
  • 클라우드가 아니면 열심히 튜닝을 한다. 

쓰레드 풀의 적정 숫자

• 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황등에 따라 모두 다름.
• 성능 테스트
  • 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트 시도
  • 툴 : 아파치 ab, 제이미터, nGrinder

WAS의 멀티 쓰레드 지원

• 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리
• 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경 쓰지 않아도됨. 
• 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스코드 개발
• 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용.

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4. HTML, HTTP API, CSR, SSR

정적 리소스 

• 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공

HTML 페이지 

• 동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달
• 웹 브라우저 : HTML 해석

HTTP API

• HTML 이 아닌 데이터를 전달, 주로 JSON 형식 사용

• 데이터만 주고 받음 -> UI 화면이 필요하면, 클라이언트가 별도 처리
• 앱, 웹 클라이언트, 서버 TO 서버 (다양한 시스템에서 호출)

SSR (Server Side Rendering)

• 서버에서 최종 HTML을 생성해서 클라이언트에 전달
• 주로 정적인 화면에 사용
• 관련 기술 : JSP, Thymeleaf -> 백엔드 개발자가 개발
• 자바스크립트를 이용해서 화면 일부를 동적으로 변경 가능

CSR (Client Side Rendering)

• HTML 결과를 자바스크립트를 사용해서 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 사용
• 주로 동적인 화면에 사용, 웹 환경을 마치 앱처럼 필요한 부분만 변경가능
• EX) 구글 지도, Gmail, 구글 캘린더
• 관련 기술 : React, Vue.js -> 웹 프론트앤드 개발자가 개발

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5. 자바 백엔드 웹 기술 역사

과거 기술

• 서블릿 - 1997
  • HTML 생성이 어려움
• JSP - 1999
  • HTML 생성은 편리하나 비즈니스 로직까지 너무 많은 역할 담당
• 서블릿 + JSP 조합 MVC 패턴 사용
  • 모델, 뷰, 컨트롤러로 역할을 나누어 개발
• MVC 프레임워크의 춘추 전국 시대 - 2000 ~ 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
  • 과거엔 서버에 WAS를 직접 설치하고, 소스는 WAR 파일로 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

Spring WebFlux

 

특징

• 비동기 넌 블러킹 처리
• 최소 쓰레드로 최대 성능 - 쓰레드 컨텍스트 스위칭 비용 효율화
• 함수형 스타일로 개발 - 동시처리 코드 효율화
• 서블릿 기술 사용 X

단점

• 웹 플럭스는 기술적 난이도 매우 높음
• 아직은 RDB 지원 부족
• 일반 MVC의 쓰레드 모델도 충분히 빠름
• 실무에서 아직 많이 사용하지는 않음 (전체 1% 이하)

자바 뷰 템플릿 

HTML 을 편리하게 생성하는 뷰 기능

• JSP 
  • 속도 느림, 기능 부족
• 프리 마커(Free Marker), 벨로시티(Velocity)
  • 속도 문제 해결, 다양한 기능
• 타임리프(Thymeleaf)
  • 내추럴 템플릿 : HTML 의 모양을 유지하면서 뷰 템플릿 적용
  • 스프링 MVC 와 강력한 기능 통합
  • 최선의 선택, 단 성능은 프리마커, 벨로시티가 더 빠름