웹 애플리케이션 이해 - 동시 요청 멀티 쓰레드

쓰레드(Tread) 란

• 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

 

다중 요청 - 단일 쓰레드 시나리오

싱글 쓰레드의 WAS에서, 다중 요청이 들어오게 된다면 앞의 요청이 끝이날 때까지 뒤의 요청은 기다려야한다.

만약, 이상황에서 앞의 요청이 처리가 지연되거나 오류가 생긴다면 두가지 요청 모두 처리가 되지 않거나 응답이 매우 늦을 것이다.

 

요청 마다 쓰레드를 생성하는 시나리오

매 요청마다 WAS에서 쓰레드를 생성해준다면, 클라이언트는 앞의 요청에 대한 결과에 관계없이, 새로운 쓰레드를 생성하여 응답 받을 수 있다.

 

요청마다 쓰레드 생성의 장/단점

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.(쓰레드를 생성하는 만큼 시간이 추가로 걸리기 때문에)
• 쓰레드는 컨텍스트 스위칭 비용이 발생한다.
• 쓰레드 생성에 제한이 없다.
  • 고객 요청이 너무 많이 올 경우, CPU와 메모리의 임계점을 넘어서 서버가 다운될 수 있다.

 

쓰레드 풀

 

요청마다 쓰레드 생성의 단점을 극복하기 위해서, WAS는 쓰레드 풀 전략을 사용한다.

• 특징
  • 필요한 쓰레드를 쓰레드 풀에 보관하고 관리한다.
  • 쓰레드 풀에 생성 가능한 쓰레드의 최대치를 관리한다. 톰캣은 최대 200개(Default 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.

팁

• WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread) 수이다.
• 해당 값을 너무 낮게 설정하는 경우
  • 동시 요청이 많으면, 서버 리소스는 여유롭지만, 클라이언트는 금방 응답 지연 상태가 된다.
• 해당 값을 너무 높게 설정하는 경우
  • 동시 요청이 많으면, CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버 다운
• 장애 발생시?
  • 클라우드 서비스인 경우 먼저 서버를 늘리고, 이후 튜닝
  • 클라우드가 아닌 온프레미스인 경우.. 열심히 튜닝

 

쓰레드 풀의 적정 숫자

• 애플리케이션 로직의 복잡도, CPU, 메모리, IO 리소스 상황에 따라 모두 다르기 때문에 알 수 없다.
• 성능테스트
  • 최대한 실제 서비스와 유사하게 성능 테스트 시도
  • 툴: 아파치 ab, 제이미터, nGrinder

 

가장 좋은 해결책은 테스트를 통해서, 서버 컴퓨터의 CPU와 메모리 임계점을 잘 파악해서 적절하게 튜닝하거나 서버를 늘리는 것이 좋다.

하지만, 말처럼 쉽지 않다.. :) 

 

핵심

• 멀티 스레드에 대한 부분은 WAS가 처리
• 개발자가 멀티 쓰레드 관련 코드를 신경쓰지 않아도 됨
• 개발자는 마치 싱글 쓰레드 프로그래밍을 하듯이 편리하게 소스 코드를 개발
• 멀티 쓰레드 환경이므로 싱글톤 객체(서블릿, 스프링 빈)은 주의해서 사용