서블릿과 멀티쓰레드 이해 및 HTTP API, CSR/SSR 개념 정리

[서블릿]

A. 서블릿이란?

• 서블릿(Servlet)은 자바 기반의 웹 애플리케이션을 개발하기 위한 기술로, 웹 서버에서 실행되며 클라이언트의 요청을 처리하고 동적인 웹 콘텐츠를 생성한다.
• HTTP 프로토콜을 지원하며, 클라이언트의 요청에 따라 다양한 응답을 생성할 수 있다.

서블릿(Servlet) 미사용

웹 애플리케이션를 직접 구현을 해야한다면?
위 사진에 나와있는 목로과 같이 서버 TCP/IP 연결대기 및 소켓을 연결, HTTP 메시지를 모두 파싱해서 읽기 등등 모든것을 구현을 해야한다.

서블릿(Servlet) 사용

서블릿을 사용함으로써 개발자는 비즈니스 로직만 개발하면 된다.

 

 

 

서블릿 특징:

• 플랫폼 독립성: 자바로 작성되어 어떤 운영체제에서도 실행 가능하다.
• 성능 향상: 초기화 후 싱글톤으로 관리되어 반복적인 객체 생성 비용을 절약한다.
• 확장성: 다양한 기능을 추가하여 웹 애플리케이션을 확장할 수 있다.
• 보안성: 자바의 보안 모델을 활용하여 안전한 웹 애플리케이션 개발이 가능하다.

B. 서블릿 컨테이너

1. 서블릿 컨테이너:
   • 톰캣(Tomcat)과 같이 서블릿을 지원하는 WAS(Web Application Server)를 말한다.
   • 서블릿의 실행 환경을 제공하고, 서블릿과 웹 서버 간의 통신을 관리한다.
2. 생명주기 관리:
   • 서블릿 컨테이너는 서블릿 객체의 생성, 초기화(init() 메서드), 요청 처리(service() 메서드), 종료(destroy() 메서드) 등 생명주기를 관리한다.
3. 싱글톤 관리:
   • 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리되어, 애플리케이션 당 하나의 인스턴스만 생성된다.
   • 이를 통해 메모리 효율성을 높이고, 성능을 향상시킨다.

[동시 요청 - 멀티쓰레드]

• 서블릿 객체는 누가 호출하나?
  • 쓰레드가 호출한다.
• 쓰레드(Thread):
  • 애플리케이션 코드를 순차적으로 실행하는 실행 단위이다.
  • 자바 애플리케이션은 기본적으로 main 쓰레드에서 시작된다.
  • 쓰레드가 없으면 자바 애플리케이션은 실행될 수 없다.
• 동시 처리 필요 시:
  • 쓰레드를 추가로 생성하여 여러 작업을 동시에 처리한다.

요청마다 쓰레드 생성의 장단점

장점

• 동시 요청 처리: 여러 클라이언트의 요청을 동시에 처리할 수 있다.
• 리소스 효율성: 시스템 리소스가 허용하는 한 최대한의 동시 처리가 가능하다.
• 독립성 보장: 하나의 쓰레드가 지연되어도 다른 쓰레드는 영향을 받지 않는다.

단점

• 높은 생성 비용: 쓰레드를 생성하는 데는 많은 비용이 소요된다.
• 컨텍스트 스위칭 비용: 쓰레드 간 전환 시 추가적인 CPU 자원이 필요하다.
• 리소스 한계: 무제한으로 쓰레드를 생성하면 CPU와 메모리의 한계를 초과하여 서버가 다운될 수 있다.

쓰레드 풀(Thread Pool)

• 필요성: 요청마다 쓰레드를 생성하는 단점을 보완하기 위해 사용된다.
• 특징:
  • 미리 쓰레드를 생성하여 풀에 보관하고 관리한다.
  • 쓰레드 풀에서 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 설정한다. (예: 톰캣은 기본적으로 최대 200개)
• 사용 방법:
  • 쓰레드가 필요하면 풀에서 가져와 사용하고, 작업이 끝나면 다시 풀에 반납한다.
• 최대 쓰레드 사용 중일 때:
  • 추가 요청은 거절되거나 대기열에 추가되어 순서대로 처리된다.
• 장점:
  • 쓰레드 생성 및 소멸에 따른 오버헤드 감소로 응답 속도가 향상된다.

실무 팁

• 최대 쓰레드 수 튜닝:
  • 너무 낮게 설정하면: 동시 요청 처리량이 감소하여 클라이언트 응답 지연이 발생한다.
  • 너무 높게 설정하면: 시스템 리소스 한계를 초과하여 서버가 불안정해질 수 있다.
• 장애 발생 시 대처 방법:
  • 클라우드 환경: 서버 인스턴스를 추가하여 대응하고, 이후에 설정을 최적화한다.
  • 온프레미스 환경: 기존 서버의 설정을 조정하고 성능 튜닝을 실시한다.
• 적정 쓰레드 수 결정 방법:
  • 애플리케이션의 특성, 로직의 복잡도, 시스템 리소스 상황 등을 고려한다.
  • 성능 테스트를 통해 최적의 값을 찾아야 한다.
  • 성능 테스트 도구: Apache ab, JMeter, nGrinder 등을 활용한다.

WAS의 멀티쓰레드 지원의 핵심

1. 멀티쓰레드 처리는 WAS가 담당하므로, 개발자는 쓰레드 관리에 신경 쓸 필요가 없다.
2. 개발자는 싱글 쓰레드 프로그래밍처럼 코드를 작성하면 된다.
3. 주의사항:
   • 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈 등)를 사용할 때 동시성 문제가 발생하지 않도록 주의해야 한다.
   • 공유 자원을 사용할 때는 동기화 처리가 필요하다.

[HTML, HTTP API, CSR, SSR]

A. 정적 리소스

1. 정적 리소스:
   • 변경되지 않는 고정된 콘텐츠인 HTML 파일, CSS, JavaScript 파일, 이미지 등을 제공한다.
   • 클라이언트의 요청에 대해 서버는 해당 파일을 그대로 응답한다.

B. HTTP API

1. 데이터 전달:
   • HTML이 아닌 데이터(주로 JSON 형식)를 전달한다.
2. 사용 사례:
   • UI 클라이언트: 웹 또는 모바일 앱에서 서버와 데이터 통신 시 사용한다.
   • 서버 간 통신: 마이크로서비스 아키텍처에서 서비스 간 데이터 교환 시 활용한다.

백엔드 개발자가 고민해야 할 사항

1. 정적 리소스 제공 방식:
   • 효율적인 정적 파일 서빙을 위한 웹 서버 설정 (예: 캐싱, 압축)
2. 동적 HTML 페이지 제공 방식:
   • 서버 사이드 렌더링을 통한 동적 페이지 생성 방법
   • 템플릿 엔진 선택 및 활용 (예: JSP, Thymeleaf)
3. HTTP API 설계 및 제공:
   • RESTful API 설계 원칙 준수
   • 보안 및 인증 방법 구현

C. 서버 사이드 렌더링(SSR)과 클라이언트 사이드 렌더링(CSR)

1. SSR (Server-Side Rendering):
   • 서버에서 완전한 HTML 페이지를 생성하여 클라이언트에 전달한다.
   • 장점:
     • 초기 로딩 속도가 빠르며, SEO에 유리하다.
   • 단점:
     • 서버에 부하가 증가할 수 있다.
2. CSR (Client-Side Rendering):
   • 기본 HTML과 자바스크립트를 전달하고, 클라이언트 측에서 동적으로 페이지를 구성한다.
   • 장점:
     • 사용자 경험이 향상되고, 부드러운 화면 전환이 가능하다.
   • 단점:
     • 초기 로딩 시간이 길어질 수 있으며, SEO에 불리할 수 있다.
3. 관련 기술:
   • React, Vue.js 등 프론트엔드 프레임워크를 사용하여 CSR을 구현한다.
   • 이러한 프레임워크들은 SSR과 CSR을 동시에 지원하는 도구도 제공한다. (예: Next.js, Nuxt.js)

 

출처 및 참고문헌

- 스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술 강의 | 김영한 - 인프런 (inflearn.com)