웹 서버와 웹 애플리케이션 서버

웹 애플리케이션 서버 (WAS - Web Application Server)

  • HTTP 기반 동작
  • 웹 서버 기능 포함 + 정적 리소스 제공 가능
  • 프로그램 코드를 실행해서 애플리케이션 로직 수행
    • 동적 HTML, HTTP API(JSON)
    • 서블릿, JSP, 스프링 MVC
  • ex) 톰캣, Jetty, Undertow

웹 서버와 웹 애플리케이선 서버와의 차이

  • 웹 서버는 정적 리소스(파일), WAS는 애플리케이션 로직
  • 둘의 경계가 모호하다.
    • 웹 서버도 프로그램을 실행하는 기능을 포함하기도 한다.
    • 웹 어플리케이션 서버도 웹 서버의 기능을 제공한다.
  • 자바는 서블릿 컨테이너 기능을 제공하면 WAS로 본다.
    • 예외로 서블릿 없이 자바코드를 실행하는 서버 프레임 워크도 있다.
  • WAS는 애플리케이션 코드를 실행하는데 더 특화

웹 시스템의 구성 - WAS, DB

  • WAS, DB 만으로 시스템 구성이 가능하다.
    • WAS가 너무 많은 역할을 담당, 서버 과부하 우려된다.
    • 가장 비싼 애플리케이션 로직이 정적 리소스 때문에 수행이 어려울 수 있다.
    • WAS 장애시 오류 화면도 노출 불가능
  • WAS는 정적리소스, 애플리케이션 로직 모두 제공 가능하다.

웹 시스템의 구성 - WEB, WAS, DB

  • 정적 리소스는 웹 서버가 처리하도록한다.
  • 웹 서버는 애플리케이션 로직같은 동적인 처리가 필요하면 WAS에 요청을 위임한다.
  • WAS는 중요한 애플리케이션 로직 처리를 전담한다.
  • 리소스 관리를 효율적으로 할 수 있다.
    • 정적 리소스가 많이 사용되는 경우 WEB 서버 증설
    • 애플리케이션 리소스가 많이 사용되는 경우 WAS 서버 증설
  • 애플리케이션 로직이 동작하는 WAS 서버는 잘 죽는다.
    • 정적 리소스만 제공하는 WEB 서버는 잘 죽지 않음.
    • WAS, DB 장애시 WEB 서버가 오류 화면 제공 가능.

서블릿

특징

  • 서블릿을 통해 개발자가 HTTP 스펙을 매우 편리하게 사용 가능하도록 한다.
    • 서버에서 처리해야하는 비즈니스 로직을 제외한 내용을 대신 처리해준다.
      • EX) 서버 TCP/IP, 소켓 연결, HTTP 요청 메시지 파싱, HTTP 메서드 및 URL 인지, Content-type 확인 및 메시지 바디 내용 파싱 등
  • 특정 URL이 호출되면 서블릿 코드가 실행하도록 한다.
  • HttpServletRequest
    • HTTP 요청 정보를 편리하게 사용할 수 있도록 제공
  • HttpServletResponse
    • HTTP 응답 정보를 편리하게 사용할 수 있도록 제공

HTTP 요청, 응답 흐름

  • HTTP 요청시
    • WAS는 Request, Response 객체를 새로 만들어서 서블릿 객체를 호출한다.
    • 개발자는 Request 객체에서 HTTP 요청 정보를 편리하게 꺼내서 사용한다.
    • 개발자는 Response 객체에 HTTP 응답 정보를 편리하게 입력한다.
    • WAS는 Response 객체에 담겨있는 내용으로 HTTP 응답 정보를 생성

서블릿 컨테이너

  • 톰캣처럼 서블릿을 지원하는 WAS를 서블릿 컨테이너라고 한다.
    • 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 만들어두고 재활용
    • 모든 고객 요청은 동일한 서블릿 객체 인스턴스에 접근
    • 공유 변수 사용에 주의해야 한다.
  • JSP도 서블릿으로 변호나 되어서 사용
  • 동시 요청을 위한 멀티 쓰레드 처리를 지원한다.

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

요청마다 쓰레드 생성의 장단점

  • [ 장점 ]
    • 동시 요청을 처리할 수 있다.
    • 리소스가 허용할 때까지 처리가 가능하다
    • 하나의 쓰레드가 지연 되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.
  • [ 단점 ]
    • 쓰레드는 생성 비용이 매우 비싸다.
      • 요청마다 쓰레드를 생성하는 경우 응답 속도가 늦어진다.
    • 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
    • 쓰레드 생성에 제한이 없다.
      • 고객 요청이 너무 많은 경우 CPU, 메모리 임계점을 넘어 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 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.

WAS의 멀티 쓰레드 지원

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

HTML, HTTP API, CSR, SSR

정적 리소스

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

HTML 페이지

  • 동적으로 필요한 HTML 파일을 생성해서 전달한다.
  • 웹 브라우저: HTML 해석

HTTP API

  • HTML이 아니라 데이터를 전달한다.
  • 주로 JSON 형식을 사용한다.
  • 데이터만 주고 받으며 UI화면이 필요하면, 클라이언트가 별도로 처리한다.
  • 다양한 시스템에서 호출된다.
    • 웹 to 서버
    • 앱 to 서버
    • 서버 to 서버

CSR, SSR

[ Server Side Rendering ]

  • HTML 최종 결과를 서버에서 만들어서 웹 브라우저에 전달
  • 주로 정적인 화면에 사용
  • 관련기술: JSP, 타임리프

[ Client Side Rendering ]

  • HTML 결과를 자바스크립트를 사용해 웹 브라우저에서 동적으로 생성해서 적용
  • 주로 동적인 화면에 사용, 웹 환경을 마치 앱 처럼 필요한 부분부분 변경할 수 있다.
    • EX) 구글 맵, 구글 이메일, 구글 캘린더
  • 관련 기술: React, Vue.js

[ 참고 ]

  • React, Vue.js 를 CSR + SSR 동시에 지원하는 웹 프레임워크도 있다.
  • SSR을 사용하더라도, 자바스크립트를 사용해서 화면 일부를 동적으로 변경이 가능하다.