웹 애플리케이션 이해

1️⃣ 웹 서버(Web Server)

 

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

 

Web Server

 

 

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

WAS

 

 

웹 서버, 웹 애플리케이션 서버의 차이점

 

• 웹 서버는 정적 리소스(파일), WAS는 애플리케이션 로직
• 사실은 둘의 용어도 경계도 모호함
  • 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 특화

 

 

웹 시스템 구성 - WAS, DB

 

• WAS, DB 만으로 시스템 구성 가능
• WAS는 정적 리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능
• WAS가 너무 많은 역할을 담당, 서버 과부하 우려
• 가장 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려울 수 있음
• WAS 장애시 오류 화면도 노출 불가능

 

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 전담

 

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

 

 

• 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않음
• 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 서버는 잘 죽음
• WAS, DB 장애시 WEB 서버가 오류 화면 제공 가능

 

 

 

 

2️⃣ 서블릿

 

HTML Form 데이터 전송

 

• POST 전송 - 저장

 

 

서버에서 처리해야 하는 업무

 

웹 애플리케이션 서버 직접 구현                                                                                   서블릿을 지원하는 WAS 사용       

 

 

서블릿 특징

 

@WebServlet(name = "helloServlet", urlPatterns = "/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {

    @Override
    protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response){
    	//애플리케이션 로직
    }
}

• urlPatterns(/hello)의 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행
• HTTP 요청 정보를 편리하게 사용할 수 있는 HttpServletRequest
• HTTP 응답 정보를 편리하게 사용할 수 있는 HttpServletResponse
• 개발자는 HTTP 스펙을 매우 편리하게 사용

 

HTTP 요청, 응답 흐름

 

• 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 컨테이너 

 

• 톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 함
• 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 만들어 두고 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

 

 

 

 

3️⃣ 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 쓰레드를 생성하면 아래와 같은 장단점을 가진다.

 

• 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.

 

 

해결 방법

 

 

쓰레드를 200개 만들어놓고 필요할 때 쓰레드를 갖다 쓰고 다 사용하면 반납하는 식의 방법을 사용한다. 만약 200개가 다 사용중이라면 쓰레드 대기, 거절을 할 수 있다.

 

• 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 팁

 

• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드 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

최대 쓰레드 10개 설정하고 동시에 10개의 요청만 처리한다.  -> CPU 5% 사용

 

요청은 100개가 들어왔지만 10개는 실행중이고 90개는 대기중이다. CPU 사용률은 매우 낮아서 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답을 지연한다.

반대로 쓰레드 풀을 너무 높게잡으면 CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운되므로 적정 값을 성능 테스트 및 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황등을 고려해서 찾아야한다.

- 툴: 아파치 ab, 제이미터, nGrinder

 

 

 

WAS의 멀티 쓰레드 지원

 

• 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  -> 공유 변수 주의할 것

 

 

 

4️⃣ HTML, HTTP API, CSR, SSR

 

 

정적 리소스

 

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

 

정적 리소스

 

HTML 페이지

 

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

 

HTML 페이지

 

 

HTTP API

 

• HTML이 아니라 데이터를 전달
• 주로 JSON 형식 사용 ex) JSON{"주문번호": 100, "금액": 500}
• 다양한 시스템에서 호출
• 데이터만 주고 받음, UI 화면이 필요하면, 클라이언트가 별도 처리
• 앱, 웹 클라이언트, 서버 to 서버

 

 

HTTP API의 다양한 시스템 연동

• 주로 JSON 형태로 데이터 통신
• UI 클라이언트 접점
  • 앱 클라이언트
  • 웹 브라우저에서 자바스크립트를 통한 HTTP API호출
  • React, vue.js같은 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

 

SSR

 

 

 

 

• 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

 

 

CSR

 

 

• 참고
  • React, Vue.js를 CSR + SSR 동시에 지원하는 웹 프레임워크도 있음
  • SSR을 사용하더라도, 자바스크립트를 사용해서 일부 화면을 동적으로 변경 가능

 

 

#Reference

출처 : 인프런 김영한강사님의  '스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술' 강의를 요약정리한 내용입니다.

https://www.inflearn.com/course/%EC%8A%A4%ED%94%84%EB%A7%81-mvc-1

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