스프링 MVC 1 - 멀티 쓰레드

동시 요청 - 멀티 쓰레드

• 웹 브라우저에서 서버로 요청하면 WAS는 응답을 한다.

• 요청을 하면 TCP/IP 커넥션 연결이 되어 서블릿을 호출한다.

• 서블릿은 누가 호출할까?
  • 쓰레드가 호출한다.

쓰레드

• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것은 쓰레드다.
• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행된다.
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션은 실행이 불가능하다.
• 쓰레드는 한번에 하나의 코드 라인만 수행한다.
• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성해야 한다.

단일 요청 - 쓰레드 하나 사용

• 쓰레드가 하나 있다.

• 요청이 오면 쓰레드를 할당해서 서블릿을 호출한다.

• 할당한 서블릿이 실행되면 응답을 내려준다

• 모든 프로세스가 끝난 쓰레드는 휴식한다.

다중 요청 - 쓰레드 하나 사용

• 하나의 쓰레드에 요청1이 들어와서 서블릿을 호출했는데, 처리가 지연됐다.

• 이때 요청2가 들어와 쓰레드를 통해 서블릿을 호출해야 하는데 쓰레드는 이미 요청1을 처리하고 있기 때문에 연결되지 않는다.

• 이러면 둘 다 장애가 발생한다.
  • 요청1이 쓰레드를 사용하기 때문에 요청2는 쓰레드를 사용하지 못 하고 요청1은 처리가 지연되고 있기 때문이다.

요청 마다 쓰레드 생성

• 이럴 때 요청마다 쓰레드를 생성해서 사용하면 지연되는 쓰레드와 관계 없이 사용할 수 있다.

장단점

• 장점
  • 동시 요청을 처리할 수 있다.
  • 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때 까지 처리 가능하다.
  • 하나의 쓰레드가 지연 되어도 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.
• 단점
  • 쓰레드의 생성 비용이 매우 비싸다
    • 고객의 요청이 올 때 마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
  • 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
  • 쓰레드 생성에 제한이 없다.
    • 고객 요청이 너무 많이 오면 CPU, 메모리의 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

단점을 극복하기 위해서는 어떻게 해야 할까?

쓰레드 풀

• 쓰레드 풀을 만들어서 해결할 수 있다.
• 쓰레드를 미리 만들어놓고 쓰레드를 쓰레드 풀에서 관리하도록 한다.
• 요청이 올 때 마다 쓰레드 풀에서 쓰레드를 가져다 쓰고 다 사용하면 쓰레드를 죽이는 것이 아니라 쓰레드 풀에 반납한다.

• 쓰레드 풀의 모든 쓰레드가 요청을 처리중일 때 나머지 요청은 대기하거나 거절할 수 있다.
  • 대기 : 설정된 요청의 수만큼은 대기열을 만들 수 있다.
  • 거절 : 요청을 거절한다.

쓰레드 풀 정리

• 특징
  • 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
  • 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다.
  • 톰캣은 최대 200개가 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 사용중이라 쓰레드 풀에 쓰레드가 없다면?
    • 기다리는 요청은 거절하거나, 특정 숫자만큼 대기하게 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.

실무 팁

• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread)의 수이다.
• 최대 쓰레드를 너무 낮게 설정하면?
  • 동시 요청이 많을 때 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답 지연이 발생한다.
• 최대 쓰레드를 너무 높게 설정하면?
  • 동시 요청이 많으면 CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버가 다운된다.
• 장애가 발생하면?
  • 클라우드 서버면 일단 서버부터 늘리고 이후 튜닝한다.
  • 클라우드가 아니면... 열심히 튜닝하자.

쓰레드 풀 - 너무 낮게 설정

• 최대 쓰레드를 10개만 설정했는데 100개의 요청이 동시에 발생
  • 10개는 실행되지만 나머지 90개는 기다리고 있다.
  • 클라이언트에 응답 지연
  • 하지만 CPU 사용량은 매우 낮다.

쓰레드 풀의 적정 숫자

• 적정 숫자는 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, I/O 리소스 상황에 따라 다르다.
• 성능 테스트를 하면 알 수 있다.
  • 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트를 시도하자
  • 툴 : 아파치 ab, 제이미터, nGrinder

WAS 멀티 쓰레드 자원 핵심

• 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리한다.
• 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 된다.
• 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯 편리하게 소스 코드를 개발하자
• 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용하자.

출처 : 인프런 김영한 지식 공유자님 강의 - 스프링 MVC 1편 백엔드 웹 개발 핵심 기술