스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술을 공부하고 정리하는 포스트입니다.

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HTTP

• Hyper Text Transfer Protocol의 약자
• HTTP는 HTML 문서와 같은 리소스들을 가져올 수 있도록 해주는 응용 계층 프로토콜
• HTTP는 클라이언트 - 서버 프로토콜
• HTTP Request Message / HTTP Response Message를 통해 정보를 교환
• 구성
  • 시작줄 : HTTP method 등(요청) / status code 등(응답)
  • 헤더 : Content-Type, length 등 다양한 정보가 존재
  • 본문 : 실제 보내고자 하는 데이터(body)

출처 : Semantics님 블로그

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웹 서버, 웹 애플리케이션 서버(WAS)

웹 서버

• HTTP 기반으로 동작
• 정적 리소스 제공 / 기타 부가 기능
• 정적 HTML / CSS / JS / 이미지 / 영상 등등
• ex) NGINX / APACHE 등이 존재

웹 애플리케이션 서버(WAS)

• HTTP 기반으로 동작
• 웹 서버 기능 포함(정적 리소스 제공 등)
• 일반적으로 웹 서버를 개발한다고 하면 WAS를 개발하는 것
• 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
  • 동적 HTML / HTTP API(JSON)
  • 서블릿(Servlet) / JSP / 스프링 MVC
• ex) 톰캣(Tomcat) / Jetty / Undertow 등이 존재

웹 서버 / WAS 차이

• 일반적으로 웹서버는 정적 리소스 / WAS는 비즈니스 로직으로 역할이 구분 -> 사실 서로 포함하는 기능을 제공하는 것들도 있어서 정확하게 구분되는 것은 아님

정리

• 웹 서버는 정적 리소스를 관리하는데 특화
• WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 특화

웹 시스템 구성

• WAS / DB 만으로 시스템 구성
  • WAS가 너무 많은 역할을 담당하면 과부하가 일어날 수 있음
  • 애플리케이션 로직(비싼 cost)의 수행이 정적 리소스때문에 어려워질 수 있음
  • 게다가 WAS 장애 시 오류 화면도 노출할 수 없음
  • 이러한 이유로 서비스가 커지면 WAS에서 정적 리소를 관리하는 웹 서버를 따로 둠

• WEB / WAS / DB로 시스템 구성
  • WAS의 부담이 적어지며, 오류 화면을 노출할 수 있음
  • 필요되는 리소스 자원에 따라 서버 증설이 쉬움
  • 하지만, HTML을 내려주는 것이 아닌, JSON 형식의 데이터를 주고받는 API 서버라면 WAS 하나로 충분함

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서블릿(Servlet)

서블릿(Servlet)이란?

• 클라이언트의 요청을 처리하고 결과를 반환하는 Servlet 클래스의 규칙을 지킨 자바 웹 프로그래밍 기술
• 자바를 사용하여 웹을 만들기 위해 필요한 기술 (자바 기반 -> JDK / JVM 필수)
  • 즉, 자바를 이용해 웹 개발을 하기 위해서 필요한 “가장 low(기본적인)한 기술이 서블릿(Servlet)

• 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

특징

• 클라이언트 요청에 대해 동적으로 작동하는 웹 애플리케이션 컴포넌트
• HTML을 사용하여 요청에 응답
• Java Thread를 이용하여 동작
• MVC 패턴에서 Controller로 이용

동작

localhost:8080/hello 라고 요청했을 때

• Client가 HTTP 요청
• WAS는 HttpServletRequest / HttpServletResponse 객체를 생성
• WAS는 요청 URL에 해당하는 서블릿 객체를 호출
  • 서블릿을 지원하는 WAS == 서블릿 컨테이너
• 개발자는 HTTPServletRequest를 통해 요청 정볼르 편리하게 사용
• 비즈니스 로직 수행
• 개발자는 HttpServletResponse를 통해 응답 정보를 작성
• WAS는 HttpServletResponse를 통해 HTTP Response Message 생성 후 Client에 전달

서블릿 컨테이너(Servlet Container)

• 서블릿을 관리하기 위한 모든 작업을 수행 (생성 / 호출 / 관리)
• Java Thread를 사용해서 서블릿을 호출
• 톰캣(Tomcat)처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 함
• 서블릿 객체는 싱글톤으로 관리
  • 고객의 요청이 올 때 마다 생성하는 것은 비효율적
  • 공유 변수 사용에 주의해야 함
  • 서블릿 컨테이너가 종료 -> 서블릿도 종료
• 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드(Multi Thread) 처리를 지원

핵심

• 실제 WAS를 직접 구현한다면 많은 사전 과정을 구현해야 함
  • TCP / IP 연결 & 소켓 연결
  • HTTP request message 파싱
  • HTTP response message 생성
  • TCP / IP 및 소켓 연결 종료
• Servlet을 지원하는 WAS, 서블릿 컨테이너는 이러한 과정들을 대신 수행해줌
  • 개발자는 비즈니스 로직에 집중!

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동시 요청 - 멀티 쓰레드

멀티 쓰레드

• 서블릿 컨테이너는 쓰레드(Thread)를 사용해서 서블릿(Servlet)을 호출
• 여러 개의 쓰레드를 사용해서 “다중 요청”을 효율적으로 처리하는 방법
• 요청이 올 때마다 쓰레드를 생성하면 치명적인 문제점이 있음
  • 쓰레드 생성의 제한이 없음 -> 고객 요청이 많으면 CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽음
  • 쓰레드 생성 비용이 요청 시 마다 계속 필요

쓰레드 풀

• 필요한 쓰레드의 개수를 정해놓고 미리 생성해둔 뒤 사용하고 반납하여 비용을 줄이는 방식
• 톰캣은 최대 200개의 쓰레드 풀로 기본 설정됨
• 최대 쓰레드가 모두 사용중이면 요청은 대기 / 거절 선택

장점

• 쓰레드의 생성에 대한 비용이 감소
• 생성 가능 쓰레드의 최대치가 존재하여 요청을 안전하게 처리 -> 서버가 죽지 않음

팁

• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(Max Thread) 수!
• 최대 쓰레드(Max Thread) 수에 따르는 영향
  • 너무 낮게 설정 : 서버 리소스는 여유, 클라이언트는 금방 응답 지연
  • 너무 높게 설정 : CPU / 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운
• 적절한 최대 쓰레드는 어떻게 찾는가?
  • 애플리케이션 로직의 복잡도 / CPU / 메모리 / IO 리소스 등으로 달라지기 때문에 일반화 불가능
  • “성능 테스트 툴”을 이용해 적절한 값을 탐색 : naver에서 만든 nGrinder, 아파치 db, 제이미터 등
• 장애 발생 시
  • 클라우드 환경 O -> 서버 증축 이후 튜닝
  • 클라우드 환경 X -> Just 튜닝

핵심 - WAS의 멀티 쓰레드 지원

• 멀티 쓰레드(Multi Thread)에 대한 부분은 WAS가 처리
• 개발자는 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 됨
• But, 멀티 쓰레드 환경이라는 것을 인지하고 싱글톤 객체를 주의해서 사용해야 함

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HTML, HTTP API, CSR, SSR

WAS 개발 시 보내주는 데이터

• 사용자의 요청에 따라 “동적인 기능”을 제공하려면 WAS가 반드시 필요
• WAS를 개발하면서 클라이언트에게 보내주는 데이터는 크게 2가지

HTML 파일

• JSP, 타임리프를 통해 뷰 템플릿을 return

데이터만

• HTML 파일을 주지않고 필요한 데이터만 보내주는 형식 -> 주로 HTTP API 개발이라고 함

HTTP API

• 다양한 시스템에서 호출
• 데이터만 주고 받음. UI 화면이 필요하면 클라이언트가 별도 처리
  • 주로 JSON 형식
• 앱, 웹 클라이언트, 서버 to 서버
  • 앱 클라이언트 : iOS / Android
  • 웹 클라이언트 : React.js / Vue.js 등
  • 서버 to 서버 : 결제 서버 등

SSR

• Server Side Rendering
• 최종 HTML 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
• 주로 정적인 화면에 사용
• 관련 기술 : JSP, 타임리프
• 개발 주체 : 백엔드 개발자

CSR

• Client Side Rendering
• 최종 HTML을 구성하기 위한 데이터를 서버에서 받아온 뒤 JS로 브라우저에서 동적으로 생성해 완성
• 주로 동적인 화면에 사용, 웹 환경이 앱처럼 필요한 부분 변경이 가능
• 관련 기술 : React.js / Vue.js 등
• 개발 주체 : 프론트엔드 개발자

추가 & 정리

• React.js / Vue.js도 CSR + SSR을 동시에 지원하는 프레임워크가 있음 (Next.js 등)

• SSR을 사용하더라도 자바스크립트를 사용해서 화면 일부를 동적으로 변경 가능

• SSR(Server Side Rendering)
  • 클라이언트가 요청할 때 마다 서버에서 새로운 페이지를 받아서 렌더링 (전통적인 웹 페이지 구동 방식)
  • 특징 : 초기 로딩속도가 빠르지만, 서버에 부담
• CSR(Client Side Rendering)
  • 최초 빈 페이지를 서버에서 제공하고, View는 리소스들을 다운받아 클라이언트에서 JS를 통해 렌더링 (SPA : Single Page Application 구동 방식에서 사용)
  • 특징 : 서버에 부담이 적음

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자바 백엔드 웹 기술 역사

역사

• 1997 : 서블릿(Servlet)
• 1999 : JSP
• “서블릿(Servlet) + JSP” 조합의 MVC 패턴 사용
• 2000년 초 ~ 2010년 초 MVC 프레임워크 춘추 전국 시대
  • MVC 패턴의 자동화 / 복잡한 웹 기술을 편리하게 쓰는 프레임워크들이 등장
  • 스트럿츠 / 웹 워크 / 스프링 MVC 등
• 2010 : 애노테이션 기반의 스프링 MVC 등장
  • 혁신적인 애노테이션 기반의 스프링 MVC 등장으로 MVC 프레임워크 시대에서 하나로 통일됨
• 현재 : SpringBoot 등장으로 Spring을 편리하게 사용할 수 있게됨

최신 Spring 웹 기술

• 스프링의 웹 기술은 크게 2가지로 분화
  • Spring MVC : Web Servlet 기반의 기술
  • Spring WebFlux : Web Reactive 기반

스프링 웹 플럭스(Spring Web Flux)?

• 특징 : 비동기 논 블러킹 / 함수형 스타일 / 서블릿 기술 사용 X
• 가장 최근에 등장한 스프링 웹 기술이지만 아직 실무 적용은 많이 하지 않음
  • 기술적 난이도가 높음
  • RDB 지원 부족
  • 일반 MVC 쓰레드 모델로도 충분