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1.  스프링 웹 MVC 관련 지식 공부 

이번 주에 김영한의 자바 스프링 웹 MVC 프레임워크에 관한 기본 지식들을 습득하게 되어 정리를 하려 한다.

 

웹 서버(WS), 웹 애플리케이션 서버(WAS)

웹은 HTTP 기반으로서 클라이언트와 서버를 인터넷으로 묶어주는 모든 활동들을 HTTP 프로토콜에 맞추어 동작한다.

 

모든 것이 HTTP

HTTP 메세지에 모든 것을 전송

• HTML, TEXT
• IMAGE, 음성, 영상, 파일fJSON, XML (API)
• 거의 모든 형태의 데이터를 전송이 가능
• 서버 간에 데이터를 주고 받을 떄도 대부분 HTTP 사용
• 지금은 HTTP 시대

 

웹 서버(Web Server)

• HTTP 기반으로 동작
• 정적 리소스 제공, 기타 부가 기능
• 정적(파일)HTML, CSS,JS 이미지, 영상
• 예) NGINX, APACHE
• HTTP 리퀘스트와 HTTP 리스폰스를 통해 웹서버에서 정적 리소스를 내려준다.

 

웹 애플리케이션 서버(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
• HTTP 리퀘스트와 HTTP 리스폰스를 통해 웹 애플리케이션 서버에서 자바 코드로 이루어진 동적 리소스(클래스, 모델)등을 주고 받을 수 있다.

 

웹 서버와 웹 애플리케이션 서버의 차이

차이

• 웹 서버는 정적 리소스(파일), WAS는 애플리케이션 로직
• 사실은 둘의 용어도 경계도 모호암
  • 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 프레임 워크도 있긴 하다.
• 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
• 하지만 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 Server 증설
  • 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 Web Application Server 증설
• 정적 리소스만 제공하는 웹 서버는 잘 죽지 않음
• 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 서버는 잘 죽음
• WAS, DB 장애시 WEB 서버가 오류화면 제공 가능

 

 

HTML Form 데이터 전송

POST 전송 - 저장

 

 

서버에서 처리해야 하는 업무

웹 애플리케이션 서버 직접 구현

 

하지만 서버 연결 부터 소켓 종료 까지 너무 긴 순서가 존재하는데 우리는 의미있는 비즈니스 로직만 처리하고 싶다.

 

서블릿을 지원하는 WAS를 사용하면 의미있는 비즈니스 로직에만 집중할 수 있다.

 

 

서블릿

특징

• urlPatterns(/hello)의 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행
• HTTP 요청 정보를 편리하게 사용할 수 있는 HttpServletRequest
• HTTP 응답 정보를 편리하게 제공할 수 있는 HttpServletResponse
• 개발자는 HTTP 스펙을 매우 편리하게 사용
• 리퀘스트가 들어오면 서블릿 컨테이너에서 서블릿을 호출하여 이것을 리스폰스로 반환한다.

 

서블릿 

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
  • WAS Response 객체에 담겨있는 내용으로 HTTP 응답정보를 생성
  • 톰캣 웹 애플리케이션 서버에서 서블릿 컨테이너를 생성하고 호출, 관리한다.

 

서블릿 

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 것을 비효율
  • 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 미리 만들어두고 재활용
  • 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근
  • 공유 변수 사용 주의(싱글톤을 쓰는 패턴의 주요 문제)
  • 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료
• JSP도 서블릿으로 변환 되어서 사용
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리 지원

 

쓰레드

• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것은 쓰레드
• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능
• 쓰레드는 한 번에 하난의 코드 라인만 수행
• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성

 

요청마다 쓰레드 생성

장단점

• 장점
  • 동시 요청을 처리할 수 있다.
  • 리소스(CPU, 메모리)가 허용할  떄까지 처리 가능
  • 하나의 쓰레드가 지연되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.
• 단점
  • 쓰레드는 생성 비용은 매우 비싸다.
    • 고객의 요청이 올 떄마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
  • 쓰레드는 컨택스트 스위칭 비용이 발생한다.
  • 쓰레드 생성에 제한이 없다.
    • 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

 

쓰레드 풀

요청마다 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 쓰레드 풀에서 깨내서 사용한다.
  • 사용을 종료하면 쓰레드 풀에 해당 쓰레드를 반납한다.
  • 최대 쓰레드가 모두 사용 중이어서 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.

 

쓰레드 풀

실무 팁

• 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

 

쓰레드 풀

쓰레드 풀의 적정 숫자

• 적정 숫자는 어떻게 찾나요?
• 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다름
• 성능 테스트
  • 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트 시도
  • 툴: 아파치 ab, Jmeter, nGrinder

 

정적 리소스

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

 

HTML 페이지

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

 

HTTP API

• HTML이 아니라 데이터를 전달
• 주로 JSON 형식 사용
• 다양한 시스템에서 호출
• 앱, 웹 클라이어느, 서버 to 서버

 

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 호충
  • React, Vue.js 같은 웹 클라이언트
• 서버 to 서버
  • 주분 서버 -> 결제 서버
  • 기업간 데이터 통신

 

서버사이드 렌더링, 클라리언트 사이드 랜더링

• SSR - 서버 사이드 랜더링
  
  • HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
  • 주로 정적인 화면에 사용
  • 관련기술: JSP, 타임리프 -> 백엔드 개발자
• CSR - 클라이언트 사이드 랜더링
  • 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
  • 관련 기술: React, Vue.js -> 웹 프론트엔드 개발자
• 참고
  • React, Vue.js를 CSR + SSR 동시에 지원하는 하는 웹 프레임워크도 있음
  • SSR을 사용하더라도, 자바스크립트를 사용해서 화면 일부를 동적으로 변경 가능

 

어디까지 알아야 하나요?

백엔드 개발자 입장에서 UI 기술

• 백엔드 - 서버 사이드 랜더링 기술
  
  • JSP, 타임리프
  • 화면이 정적이고, 복합하지 않을 때 사용
  • 백엔드 개발자는 서버 사이드 랜더링 기술 학습 필수
• 웹 프론트엔드 - 클라이언트 사이드 랜더링 기술
  • React, Vue.js
  • 복잡하고 동적인 UI 사용
  • 웹 프론트엔드 개발자의 전문 분야
• 선택과 집중
  • 백엔드 개발자의 웹 프론트엔드 기술 학습은 옵션
  • 백엔드 개발자는 서버, 디비, 인프라 등등 수많은 백엔드 기술을 공부해야한다.
  • 웹 프론트엔드도 깊이있게 하려면 숙련이 필요하다.

 

자바 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)

 

자바 웹 기술 역사

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 파일를 만들어서 설치한 WAS에 배포
  • 스프링 부트는 빌드 결과(Jar)에 WAS 서버포함 -> 빌드 배포 단순화

 

자바 뷰 템플릿 역사

HTML을 편리하게 생성하는 뷰 기능

• JSP
  • 속도 느림, 기능 부족
• 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