Web Server vs Web Application Server (WAS)

웹 서버

Http 기반으로 동작
정적 리소스 제공, 기타 부가기능
정적 리소스 : HTML, CSS, JS, 이미지, 영상
예) NGINX, APACHE
Client(사용자)로 부터 HTTP Request를 받은 후 HTML, CSS, JS 등과 같은 정적 컨텐츠들을 제공해주는 프로그램

기능

요청에 맞게 두가지 기능 중 선택해서 제공해야 한다.
- 정적 컨텐츠 제공: WAS를 거치지 않고 바로 자원 제공
- 동적 컨텐츠 제공을 위한 요청 전달: 클라이언트 요청을 WAS에 보내고, WAS에서 처리한 결과를 클라이언트에게 전달

정적웹페이지

웹 애플리케이션 서버 WAS

Http 기반으로 동작
웹 서버 기능 포함함 (정적 리소스 제공 가능)
프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
- 동적 HTML, HTTP API(JSON)
- 서블릿, JSP, 스프링 MVC’
예) TOMCAT, JETTY, UNDERTOW
WAS는 웹 서버와 웹 컨테이너가 결합한 형태라고 볼 수 있다. 웹 서버의 기능들을 구조적으로 분리하여 처리하는 역할을 한다.
웹 컨테이너는 클라이언트 요청에 내부 로직을 통해 결과를 처리하고 동적 컨텐츠를 생성해 클라이언트에게 응답 해주는 역할을 수행한다.

기능

프로그램 실행 환경 및 DB 접속 기능 제공
여러 트랜잭션 관리 기능
업무를 처리하는 비즈니스 로직 수행

웹서버와 웹 애플리케이션 서버의 차이

웹 서버는 정적리소스(파일)
WAS는 애플리케이션 로직
자바는 서블릿 컨테이너 기능을 제공하면 WAS
WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는 데 더 특화되어 있음

웹 시스템 구성을 WAS와 DB로 하면

WAS가 너무 많은 역할을 담당해 서버가 과부화 될 우려가 있음
정적 리소스때문에 가장 비싼 애플리케이션 로직 수행이 어려워질 수 있음
WAS장애시 오류 화면도 노출이 불가능 함

웹 시스템 구성을 WEB, WAS, DB로 하면

정적 리소스는 웹 서버가 처리
웹 서버는 애플리케이션 로직 같이 동적인 처리가 필요하면 WAS에 요청을 위임한다.

Web Service Architecture

WAS는 중요한 태플리케이션 로직만 전담 처리할 수 있다는 장점이 있다.
시스템 리소스를 효율적으로 관리할 수 있다.
- 정적 리소스가 많이 사용되면 WEB서버를 증설하면 되고, 애플리케이션 리소스가 많이 사용되면 WAS를 증설하면 된다.

서버에서 처리해야 하는 업무와 서블릿의 역할

서블릿은 아래의 업무 중 7번을 제외한 업무를 모두 지원한다.

서버 TCP/IP 대기, 소켓 연결
HTTP 요청 메세지를 파싱해서 읽기
POST 방식, /save URL 인지
Content-Type 확인
HTTP 메시지 바디 내용 파싱
- username, age 데이터를 사용할 수 있게 파싱
저장 프로세스 실행
비즈니스 로직 실행
- 데이터베이스에 저장 요청
HTTP 응답 메시지 생성 시작
- HTTP 시작 라인 생성
- Header 생성
- 메시지 바디에 HTML 생성해서 입력
TCP/IP에 응답 전달, 소켓 종료

서블릿

톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다.
서블릿 컨테이너는 서블릿 객체를 생성, 초기화, 호출, 종료하는 생성주기를 관리한다.
서블릿 객체는 싱글톤으로 관리한다.
- 고객의 요청이 올 때마다 계속 객체를 생성하는 것은 비효율적이다.
- 최초 로딩 시점에 서블릿 객체를 미리 만들어두고 재활용한다.
- 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근한다.
- 따라서 공유 변수 사용에 주의해야 한다.
- 서블릿 컨테이너 종료시 함께 종료된다.
JSP도 서블릿으로 변환되어서 사용된다.
동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리를 지원한다.

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

  @Override
  protectd void service(HttpServletRequest respuest, HttpServletResponse) {
    //애플리케이션 로직
  }
}

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 사용할 수 있다.

동시 요청 - 멀티 쓰레드

쓰레드란?

애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것
자바 메인 메소드 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행된다.
쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능한다.
쓰레드는 한 번에 하나의 코드 라인만 수행한다.
동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성해야 한다.

요청이 올 때마다 쓰레드가 생성되도록 설계를 한다면

장점

동시 요청을 처리할 수 잇다.
리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때까지 처리할 수 있다.
하나의 쓰레드가 지연되어도 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.

단점

쓰레드의 생성 비용이 매우 비싸서, 고객의 요청이 올 때마다 쓰레드를 생성하면, 응답속도가 늦어진다.
쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
쓰레드 생성에 제한이 없으면 고객 요청이 너무 많을 때 CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

쓰레드 풀 : 요청마다 쓰레드 생성의 단점을 보완하다.

특징

필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. 톰캣은 최대 200개가 기본 설정이다. (변경할 수 있다.)

동작 방식

쓰레드가 필요하다면, 이미 생성되어 있는 쓰레드를 쓰레드 풀에서 꺼내어 사용한다.
사용을 종료하면, 쓰레드 풀에 해당 쓰레드를 반납한다.
최대 쓰레드가 모두 사용중이어서 쓰레드 풀에 쓰레드가 없다면 기다리는 요청은 거절하거나 특정 숫자만큼만 대기하도록 설정할 수 있다.

장점

쓰레드가 미리 생성되어 있으므로, 쓰레드를 생성하고 종료하는 비용(CPU)이 절약되고, 응답시간이 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)
최대 쓰레드를 너무 낮게 설정하면, 동시 요청이 많으면 서버리소스는 여유롭지만 클라이언트는 금방 응답 지연이 온다.
최대 쓰레드를 너무 높게 설정하면, 동시 요청이 많으면 CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버가 다운된다.
장애가 발생하면, 클라우드일 경우 일단 서버를 늘리고 이후에 튜닝한다.
장애가 발생했을 때 클라우드가 아닐 경우 평상시에 튜닝을 해 놓아야 한다.

쓰레드 풀의 적정 숫자 찾기

애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO리소스 상황에 따라 모두 다르다.
성능 테스트
- 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트를 시도해보라.
- 툴: 아파치 ab, 제이미터, nGrinder

WAS의 멀티 쓰레드 지원 (결론)

멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리한다.
개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 된다.
개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드를 개발하면 된다.
멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용해야 한다.

HTML, HTML API

백엔드 개발자가 신경 써야 할 세 가지

정적 리소스

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

HTML 페이지

동적으로 필요한 HTML파일을 생성해서 전달
웹 브라우저는 HTML을 해석

HTTP API

HTML이 아니라 데이터를 전달
주로 JSON 형식 사용
다양한 시스템에서 호출

서버 사이드 렌더링 SSR

서버에서 최종 HTML을 생성해서 클라이언트에 전달

주로 정적인 화면에 사용
관련기술 : jsp, 타임리프 (백엔드 개발자)

클라이언트 사이드 렌더링 CSR

HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용
주로 동적인 화면에서 사용, 웹 화면을 마치 앱처럼 피요한 부분부분 변경할 수 있음
예) 구글지도, GMAIL, 구글캘린더
관련기술 : React, Vue.js (웹 프론트엔드 개발자)

reference

스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술 Web Server와 Web Application Server

Spring - Web application의 이해

스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술

Web Server vs Web Application Server (WAS)

웹 서버

기능

웹 애플리케이션 서버 WAS

기능

웹서버와 웹 애플리케이션 서버의 차이

웹 시스템 구성을 WAS와 DB로 하면

웹 시스템 구성을 WEB, WAS, DB로 하면

서버에서 처리해야 하는 업무와 서블릿의 역할

서블릿

동시 요청 - 멀티 쓰레드

쓰레드란?

요청이 올 때마다 쓰레드가 생성되도록 설계를 한다면

장점

단점

쓰레드 풀 : 요청마다 쓰레드 생성의 단점을 보완하다.

특징

동작 방식

장점

쓰레드 풀 실무 팁

쓰레드 풀의 적정 숫자 찾기

WAS의 멀티 쓰레드 지원 (결론)

HTML, HTML API

정적 리소스

HTML 페이지

HTTP API

서버 사이드 렌더링 SSR

클라이언트 사이드 렌더링 CSR

reference

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