3.동시요청 - 멀티 쓰레드

동시요청 - 멀티 쓰레드

• 동시요청 - 멀티 쓰레드
  • 서블릿 컨테이너의 역할
    • 쓰레드 풀 기반 멀티쓰레드 지원 및 관리
    • 쓰레드
  • 단일 요청 - 쓰레드 하나 사용
  • 다중 요청 - 쓰레드 하나 사용
  • 요청마다 쓰레드 생성
  • 쓰레드 풀
    • 실무 팁
    • 쓰레드 풀의 적정 숫자

서블릿 컨테이너의 역할

쓰레드 풀 기반 멀티쓰레드 지원 및 관리

1. 서블릿 컨테이너는 요청이 올 때 마다 쓰레드풀에서 새로운 자바 쓰레드를 하나 배정하는데, HTTP 서비스 메소드를 실행하고 나면, 쓰레드는 자동으로 쓰레드풀로 돌아가게 됩니다. 원래는 쓰레드를 관리해야 하지만 서버가 다중 쓰레드를 생성 및 운영해주니 쓰레드의 안정성에 대해서 걱정하지 않아도 됩니다.
   1. 멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리
   2. 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 됨
   3. 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드를 개발
   4. 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용

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

단일 요청 - 쓰레드 하나 사용

• 클라이언트로부터의 요청이 없을 때는 쓰레드 휴식
• 요청 발생 시 WAS의 서블릿 컨테이너가 요청을 처리하기 위한 쓰레드 할당 및 서블릿 호출하여 요청 내용 수행 후 응답

다중 요청 - 쓰레드 하나 사용

• 클라이언트로부터 첫 번째 요청이 들어오면, WAS의 서블릿 컨테이너가 요청을 처리하기 위한 쓰레드 할당 및 서블릿 호출하여 요청 내용 수행. 이 과정에서 처리 지연 발생
• 클라이언트로부터 두 번째 요청이 들어오면, 첫 번째 요청과 두 번째 요청 모두 응답을 받지 못하여 타임아웃 혹은 오류 발생

요청마다 쓰레드 생성

• 장점
  • 동시 요청을 처리할 수 있다.
  • 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때 까지 처리가능
  • 하나의 쓰레드가 지연 되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작한다.
• 단점
  • 쓰레드는 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, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

쓰레드 풀

요청 마다 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.

실무 팁

• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread) 수이다.
• 이 값을 너무 낮게 설정하면?
  • 동시 요청이 많으면, 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답 지연
• 이 값을 너무 높게 설정하면?
  • 동시 요청이 많으면, CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운
• 장애 발생시?
  • 클라우드면 일단 서버부터 늘리고, 이후에 튜닝
  • 클라우드가 아니면 열심히 튜닝

쓰레드 풀의 적정 숫자

• 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다름
• 성능 테스트
  • 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트 시도
  • 툴: 아파치 ab, 제이미터, nGrinder

Reference

1. 인프런 김영한 강의 - 스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술 - 1.웹 애플리케이션 이해 - 3.동시 요청 - 멀티 쓰레드