[Spring MVC] 1. 웹 애플리케이션 이해

웹 애플리케이션 이해

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1. 웹서버, 웹 애플리케이션 서버

• 웹 서버는 정적 리소스(파일), WAS(Web Application Server)는 정적 리소스 파일 제공 및 애플리케이션 로직 실행
• 웹 서버도 프로그램을 실행하는 기능을 포함하기도 하며,WAS도 웹 서버의 기능을 제공하기 때문에 둘 용어의 경계가 모호함
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화

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1) 웹 시스템 구성 - WAS, DB

• WAS, DB만으로 시스템 구성 가능
• WAS는 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능
• WAS가 너무 많은 역할을 담당, 서버 과부하 우려
• 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스로 인해 수행이 어려울 수 있음
• WAS장애시 오류 화면도 노출 불가능

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2) 웹 시스템 구성 - WEB, WAS, DB

• 정적 리소스는 웹 서버가 처리
• 웹 서버는 애플리케이션 로직같은 동적인 처리가 필요하면 WAS에 요청을 위임
• WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리 담당
• WAS, DB 장애시 WEB서버가 오류화면 제공 가능
• 효율적인 리소스 관리 가능
  • 정적 리소스가 많이 사용되면 WEB서버 증설
  • 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS 증설

 

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2. 서블릿

• HTML Form으로 client가 username과 age를 입력하면 웹 브라우저가 해당 데이터를 바탕으로 HTTP메시지를 생성한다.
• 그러면 서버에서는 다음과 같은 일을 수행한다.

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

=> 비지니스 로직 실행 부분인데 개발자가 앞뒤로 해야될 일이 너무 많아진다.

=> 서블릿을 지원하는 WAS를 사용하면 비지니스 로직 실행을 제외한 나머지를 전부 지원해준다.

 

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urlPatterns(/hello)의 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행된다

웹브라우저에서 localhost:8080/hello라고 요청이 오면
요청 메시지를 기반으로 request, response 객체를 생성하고,
request메시지에 요청 메시지의 정보를 담는다.
이후 서블릿 컨테이너에서 애플리케이션 로직을 실행한다.
애플리케이션 로직이 종료된후 response 객체 정보로 HTTP 응답을 생성한다.
이후 웹 브라우저에 응답 메시지가 전달된다.

 

 

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1) HTTP요청, 응답 흐름

즉, HTTP 요청시

• WAS는 request, response 객체를 새로 만들어서 서블릿 객체 호출
• 개발자는 request객체에서 HTTP 요청 정보를 편리하게 꺼내서 사용
• 개발자는 response객체에 HTTP 응답 정보를 편리하게 입력
• WAS는 response 객체에 담겨있는 내용으로 HTTP 응답 정보를 생성

 

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2) 서블릿 컨테이너

• 톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다.
• 서블릿 컨테이너는 위의 코드를 바탕으로 서블릿 객체를 생성, 호출, 관리한다.
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리(객체를 하나만 생성하고 공유해서 사용)
  • 공유변수 사용 주의
• JSP도 서블릿으로 변환 되어서 사용
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리를 자동으로 지원

 

 

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3. 동시 요청 - 멀티 쓰레드

서블릿 객체를 호출하는 것은 쓰레드의 역할이다.

즉, TCP/IP 연결이 되어서 서버에 요청이 오면, WAS는 해당 요청에 쓰레드를 할당해준다.

그리고 해당 쓰레드가 서블릿 객체를 호출하여 실행한 후 응답까지 수행한다.

따라서 멀티 쓰레드를 사용해야 한다.

 

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1) 요청마다 쓰레드 생성

• 장점
  • 동시 요청을 처리할 수 있다.
  • 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때 까지 처리 가능
  • 하나의 쓰레드가 지연되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작
• 단점
  • 쓰레드의 생성비용이 비쌈
  • 고객의 요청이 올때마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어짐
  • 쓰레드는 context 스위칭 비용이 발생
    • 사실 CPU의 코어 수 만큼만 쓰레드는 동시에 동작할수 있다.
    • 코어에 쓰레드가 2개가 있어도 하나 수행하고 그다음 쓰레드를 수행하는데, 수행속도가 워낙 빨라서 동시라고 느끼는 것이다.
    • 따라서 쓰레드를 전환할때 스위칭 비용이 발생한다.
  • 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

 

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2) 쓰레드 풀

요청 마다 쓰레드 생성의 단점 보완

• 특징
  • 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리
  • 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리, 톰캣은 최대 200개 기본 설정(변경가능)
• 사용
  • 쓰레드가 필요하면, 이미 생성되어 있는 쓰레드를 쓰레드 풀에서 꺼내서 사용
  • 사용을 종료하면 쓰레드 풀에 해당 쓰레드를 반납
  • 최대 쓰레드가 모두 사용중이라면, 기다리는 요청은 거절하거나 특정 숫자만큼 대기하도록 설정 가능
• 장점
  • 쓰레드가 미리 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 절약되고, 응답 시간이 빠름
  • 생성 가능한 쓰레드의 최대치가 있으므로 너무 많은 요청이 들어와도 기존 요청은 안전하게 처리 가능
• 실무 팁
  • WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드 수이다.
  • 이 값을 너무 낮게 설정하면
    • 동시 요청이 많으면 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 응답 지연
  • 이 값을 너무 높게 설정하면
    • 동시 요청이 많으면 CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운
  • 아파치 ab, 제이미터, nGrinder와 성능 테스트 툴을 이용하여 적정 숫자를 찾아야함

 

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3) WAS의 멀티 쓰레드 지원(핵심)

• 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 자동으로 처리
• 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 됨
• 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드 개발
• 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용

 

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 4. HTML, HTTP API, CSR, SSR

 

1) 정적 리소스

• 고정된 HTML 파일, CSS, JS, 이미지, 영상 등을 제공
• 주로 웹 브라우저

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2) HTML 페이지

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

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3) HTTP API

• HTML이 아니라 데이터를 전달
• 주로 JSON형식 사용
• 다양한 시스템에서 호출
• 데이터만 주고 받음, UI화면이 필요하면 클라이언트가 별도 처리
• 앱, 웹 클라이언트, 서버 to 서버

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4) SSR(서버 사이드 렌더링)

• HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
• 주로 정적인 화면에 사용
• 관련기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자

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5) CSR(클라이언트 사이드 렌더링)

• HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저(클라이언트)에서 동적으로 생성해서 적용
• 주로 동적인 화면에 사용, 웹 환경을 마치 앱 처럼 필요한 부분부분 변경 가능
• 예) 구글 지도, Gmail, 구글 캘린더
• 관련기술: REACT, Vue.js -> 웹 프론트엔드 개발자

 

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5. 자바 뷰 템플릿

• HTML을 편리하게 생성하는 뷰 기능
• JSP
  • 속도 느림
• 프리마커, 벨로시티
  • 속도 문제 해결, 다양한 기능
• 타임리프
  • 내추럴 템플릿: HTML의 모양을 유지하면서 뷰 템플릿 적용 가능
  • 스프링 MVC와 강력한 기능 통합
  • 최선의 선택, 단 성능은 프리마커, 벨로시티가 더 빠름