출처 - https://github.com/jmxx219/CS-Study (opens in a new tab)
DBCP (DB Connection Pool)
사용 배경
데이터베이스 커넥션
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커넥션이란 어플리케이션과 데이터베이스의 연결을 뜻하며, 어플리케이션에서 데이터베이스에 접속하고 종료하는 일련의 과정을 의미
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웹 애플리케이션과 데이터베이스는 서로 다른 시스템으로, 이를 연결하기 위해
데이터베이스 드라이버사용 -
데이버베이스 연결의 생애주기
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데이터베이스 드라이버를 사용하여 데이터베이스 연결 열기
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데이터를 읽고 쓰기 위한 TCP 소켓 열기
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TCP 소켓을 사용해 데이터 통신
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데이터베이스 연결 닫기
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TCP 소켓 닫기
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TCP기반 통신 시, 매번 connection을 열고닫는(3-way-handshake, 4-way-handshake) 시간적인 비용 발생으로 서비스 성능저하
효율적인 커넥션 관리는 성능과 안정성 측면에서 중요한 요인으로, 시스템의 많은 부하를 주는 커넥션을 여닫는 비용을 해결하기 위해 DBCP 등장
DHCP
개념
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DataBase Connection Pool의 약자로, DB와 connection을 맺고있는 객체를 관리
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웹 컨테이너가 실행되면서 DB와 미리 connection을 해놓은 객체들을 pool에 저장
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클라이언트 요청 시 connection을 빌려주고, 처리가 끝나면 해당 connection을 반납받아 pool에 저장
특징
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HTTP 요청에 따라 pool에서 connection 객체를 사용하고 반납
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물리적인 데이터베이스 connection 부하를 줄이고 연결 관리
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pool에 미리 생성된 connection으로, 요청마다 connection을 생성 하지 않아 연결시간이 소비되지 않음
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connection을 계속 재사용하므로 생성되는 connection 수 제한적으로 설정
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DBCP 사용 시에도 교착상태(deadlock)에 주의해야 함
- 스레드가 서로의 DB Connection이 반납되기만을 무한정 대기하게되며 발생
DBCP의 동작방식(HikariCP)
[Step 1]
- Thread가 Connection을 요청하여 Connection Pool에 유휴 Connection을 찾아 반환한다.
HikariCP의 경우 이전에 사용한 Connection이 존재하는지 확인하여, 이를 우선반환하는 특징이 있다.
[Step 2]
- 가능한 Connection이 존재하지 않으면, HandOffQueue를 Polling하면서 다른 Thread의 Connection반납을 기다린다
지정한 TimeOut시간까지 대기하다 시간이 만료되면 예외를 던진다.
[Step 3]
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사용한 Connection이 반납되면 Connection Pool이 Connection 사용내역을 기록하고, HandOffQueue에 반납된 Connection을 넣는다.
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이를통해 HandOffQueue를 Polling하던 대기Thread가 Connection을 획득하고 작업을 이어나간다.
- Polling : 특정 조건이 충족되기를 기다리면서 반복적으로 상태를 체크하는 방식으로 Busi Waiting의 형태의 메커니즘을 사용한다.
Connection Pool의 크기
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WAS에서 Connection을 사용하는 주체는
스레드 -
데이터베이스에서 connection의 수는 스레드의 수와 어느정도 일치
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Connection이 많다는 것은 데이터베이스 서버가 스레드를 많이 사용함을 의미
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이에 Context Switching으로 인한 오버헤드가 더 많이 발생하기에 Connection Pool을 많이 늘려도 성능적인 한계 존재
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Connection Pool의 크기 설정
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크게 설정
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메모리 소모: 큼
- 스레드가 사용하는 connection 외에 남은 connection은 메모리 공간만 차지
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사용자 대기시간: 줄어듦
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작게 설정
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메모리 소모: 작음
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사용자 대기시간: 길어짐
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DBCP 프레임워크
종류
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Apache Commons DBCP
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Tomcat DBCP
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Tomcat에서 내장되어 사용 됨
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Apache Commons DBCP 라이브러리를 바탕으로 만들어짐
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Oracle UCP
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HikariCP
HikariCP
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가벼운 용량과 빠른 속도를 가지는 JDBC 데이터베이스 커넥션 풀 프레임워크
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spring-boot에 기본적으로 내장
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spring-boot는 항상 HikariCP를 우선적으로 사용함
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HikariCP를 사용할 수 없는 경우, Tomcat DBCP → Apachde Commons DBCP → Oracle UCP 순으로 선택
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HikariCP는 바이트코드 수준까지 극단적으로 최적화되어있기에 가장 많이 사용 됨
주요 DB서버 파라미터 (HikariCP)
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max_connections-
클라이언트와 맺을 수 있는 최대 connections 수
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신규서버 투입, DBCP connection 수 늘릴때 등 문제없이 동작하기 위해 적절한 값 설정
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wait_timeout-
DB 서버에서 connection이 inactive할 때, 다시 요청이 오기까지 얼마의 시간을 기다린 뒤에 close 할 것인지 결정
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일정시간을 기다린 후에도 요청이 오지않을 경우 연결해제
- DBCP의 어떤 connection이 비정상적인 상태일때, DB서버는 이를 모르기때문에 계속 대기하는 것을 방지하기 위함
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관련 개념
Data Source
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javax.sql.DataSource 인터페이스 -
Connection Pool을 관리하는 목적으로 사용되는 객체
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Connection Pool을 어플리케이션 단에서 어떻게 관리할지 구현하는 인터페이스
- 어플리케이션에서는 해당 Data source 인터페이스를 통해 Connection을 얻어오고 반납하는 등의 작업 구현
JDBC
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개념
Java DataBase Connectivity, 자바에서 데이터베이스를 조작하는 표준 SQL 인터페이스 API
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특징
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데이터베이스들은 JDBC를 사용하기 위한 각각의 Driver 제공
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DBMS 독립성으로, 애플리케이션은 특정 DBMS에 종속되지 않고 JDBC API를 통해 다양한 DBMS와 통신 가능
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인터페이스 기반 구축(데이터베이스 커넥션 인터페이스)
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일반적인 JDBC는 Database Pool방식을 사용하지 않고 DB에서 정보를 가져올때마다
Driver를 로드하고 커넥션을 열고닫음
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해당 비효율적인 부분을 DBCP를 통해 효율적으로 처리
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이런 비효율성으로 상용 어플에서 JDBC방식 거의 사용하지 않음
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JNDI
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개념
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Java Naming and Directory Interface -
Java 애플리케이션에서 리소스, 객체 및 서비스에 대한 표준 네이밍 및 디렉터리 서비스에 접근할 수 있게 해주는 API 및 스펙
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기능
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객체검색
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이름과 객체 연결
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분산환경 지원
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특징
- 데이터베이스의 DB Pool을 미리 Naming 시켜주는 방법 중 하나
- WAS에서 JNDI를 활용하여 DBCP를 관리해 데이터베이스 연결관리의 효율성을 높일 수 있음
- Static 객체 사용
- JNDI로 설정된 데이터베이스 연결 풀은 WAS 내에서 관리되며, 이는 static 객체로 설정될 수 있음
- 이러한 정적객체를 사용하여 데이터베이스 연결을 쉽게 가져다 사용 가능
- 애플리케이션 전체에서 공유되므로 연결을 여러 번 생성할 필요가 없어 효율성 향상
- 어플리케이션 확장성
- JNDI를 사용하여 DB 연결을 관리하면 애플리케이션의 확장성이 향상
- 새로운 애플리케이션 서버 노드 추가 및 새로운 인스턴스 배포 시, JNDI를 통해 설정된 연결 풀을 공유하고 확장
- 데이터베이스의 DB Pool을 미리 Naming 시켜주는 방법 중 하나
JNDI를 활용하여 WAS에서 DB Connection Pool을 관리하고, 정적 객체로 연결을 쉽게 사용함으로써 데이터베이스 연결 관리의 효율성을 높일 수 있음.
더불어 애플리케이션의 성능과 확장성을 개선할 수 있음
Reference