동시 요청: 멀티 쓰레드

이 글은 김영한 님의 스프링 MVC 1편 - 백엔드 웹 개발 핵심 기술 강의를 수강하며 정리한 글입니다.

 

 

클라이언트 측에서 서버(WAS)에 요청을 보내서 TCP/IP 커넥션 연결이 되면 Servlet이 호출된다.

여기서 이 Servlet은 쓰레드가 호출한다!

 

 

쓰레드

 

 

• 애플리케이션 코드를 하나하나 순차적으로 실행하는 것이다.
• 프로세스: 프로그램 실행하는 것으로, 쓰레드는 더 하위 개념이다.
• 자바 메인 메서드를 처음 실행하면 main이라는 이름의 쓰레드가 실행된다.
• 쓰레드가 없다면 자바 애플리케이션 실행이 불가능하다.
• 쓰레드는 한 번에 하나의 코드 라인만 수행한다.
• 동시 처리가 필요하면 쓰레드를 추가로 생성해야 한다.

 

🍎 단일 요청 - 쓰레드 하나 사용

쓰레드 휴식 상태에서 클라이언트로부터 요청이 오면 먼저 쓰레드를 할당해 준다.
이 쓰레드를 가지고 Servlet을 실행해 준다.

 

🍎 다중 요청 - 쓰레드 하나 사용

만약 쓰레드가 클라이언트 A의 요청 1을 처리하고 있는데 Servlet으로부터 처리가 지연되고 있다고 가정하자.
클라이언트 B가 요청 2를 보내면 이 요청은 쓰레드를 대기해야만 한다.

둘 다 Time Out 오류가 발생할 수 있다.

 

🍎 요청마다 쓰레드 생성

클라이언트 A의 요청 1이 쓰레드를 하나 점유하고 있을 때,
클라이언트 B의 요청 2가 들어오면 신규 쓰레드가 생성되어 Servlet을 호출해 준다!
요청 2는 대기하지 않고 지연 없이 응답을 받을 수 있다.

 

- 장점

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

 

- 단점

   • 쓰레드는 CPU를 많이 소모하기 때문에 생성 비용이 매우 비싸다.
       → 고객의 요청이 올 때마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다.
   • 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
       CPU 코어가 하나인데 쓰레드가 둘이라고 할 때, 동시 실행이 안 되기 때문이다.
      (속도가 빠르기 때문에 우리는 동시에 처리되는 것처럼 느낀다)
      중간의 전환 시점이 생기게 되는데, 이때 비용이 발생한다
   • 쓰레드 생성에 제한이 없다.
      • 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다.

 

 

쓰레드 풀

 

 

200개의 공들이 담겨 있는 풀장을 생각해 보자!
클라이언트로부터 요청이 오면 이 쓰레드 풀에게 쓰레드를 요청하고, 다 쓰면 반납한다.

만약 이 200개의 쓰레드가 모두 실행 중인데 새로운 요청이 온다면?
기다리는 요청은 거절하거나 특정 숫자만큼만 대기하도록 설정할 수 있다.

 

🍎 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)

• 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 발생 시?
   • 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

 

멀티 쓰레드에 대한 부분은 WAS가 처리한다.
개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경 쓰지 않아도 된다.
마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드를 개발할 수 있다.
싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)는 주의해서 사용하기! (멤버변수, 공유변수)