대부분의 웹 애플리케이션은 DB Connection Pool을 사용한다. DB 커넥션 풀 덕분에 동시 사용자 요청을 빠르게 처리할 수 있다.

 

하지만 어느 순간, 예상치 못한 상황이 발생한다. 

 

그 순간중 하나가 바로 커넥션 풀 고갈(Connection Exhaustion) 이다.

 

  • DB 연결 대기 시간이 급격히 증가한다
  • 요청이 지연된다
  • 최악의 경우 애플리케이션 전체가 다운된다.

 

그렇다면 DB Connection Pool에 대해서 알아보자.

 

DB Connection Pool 이란?

DB 연결(Connection)을 매번 새로 열고 닫으면 비용이 크기 때문에, 일정 수의 커넥션을 미리 생성해 풀(pool)에 담아두고 재사용하는 구조이다.

 

특징 설명
커넥션 생성 비용 절감 연결이 미리 준비되어 빠른 응답 가능
커넥션 수 제한 가능 DB에 과한 부하를 주지 않음
대기시간 단축 필요시 즉시 커넥션 제공 가능

 

인기 있는 커넥션 풀 라이브러리는 다음과 같다.

  • HikariCP (스프링 부트 기본)
  • Tomcat JDBC Pool
  • DBCP2 (Apache)

그렇다면 커넥션 풀 고갈이란 무엇일까?

 

 

커넥션 풀 고갈(Connection Pool Exhaustion) 이란?

커넥션 풀 안의 커넥션이 모두 사용 중이어서, 새로운 요청에 빌려줄 커넥션이 없는 상태를 말한다.

 

발생 과정을 간략하게 살펴보면

  1. 사용자는 요청을 보낸다.
  2. 서버는 DB 작업을 하려고 커넥션을 풀에서 꺼낸다.
  3. 풀에 남은 커넥션이 없다.
  4. 요청은 대기(wait) 하거나, 시간 초과(timeout) 되며 실패한다.

커넥션 풀이 고갈되면

현상 설명
서버 응답 지연 커넥션을 얻을 때까지 기다리면서 전체 응답이 느려진다
타임아웃 발생 일정 시간 안에 커넥션을 못 얻으면 에러가 발생한다
DB 부하 급증 또는 다운 일부 트랜잭션이 커넥션을 오래 점유하면 DB에 과부화
서버 과부화/장애 요청이 몰리면서 스레드/큐가 포화, 시스템 전반 문제 발생

 

이런 현상들이 발생할 수 있다.

 

스프링부트 + HikariCP 에서 고갈상황을 억지로 만들어 보자.

spring.datasource.hikari.maximum-pool-size: 10
spring.datasource.hikari.connection-timeout: 30000

 

위 설정을 추가해

  • 최대 10개의 커넥션만 풀에 존재시키고
  • 커넥션을 못 빌리면 최대 30초 동안 대기 후 타임아웃이 발생

만약 동시에 요청이 50개 들어오고, 각각 DB 작업을 오래 잡고 있으면 어떻게 될까?

 

결과 : 

  • 처음 10개는 커넥션 얻고 정상 처리
  • 나머지 40개는 커넥션 풀에서 대기
  • 일부 요청은 30초 대기하다 타임아웃 발생
  • 서버 전체가 느려지고 장애 징후가 보인다.

 

이런 커넥션 풀 고갈의 주요 원인은 다음과 같은 것들이 있다.

 

1. 커넥션 미반납(Conneciton Lock)

val conn = dataSource.connection
// ... 쿼리 수행
// conn.close() 빠뜨림!!

 

close()를 호출하지 않으면, 커넥션 풀로 반환되지 않는다. 시간이 지나면 커넥션이 모두 소비되고 고갈된다.

항상 try-with-resources 또는 finally 블록에서 명시적으로 close 해야 한다.

 

 

2. 긴 트랜잭션(Long Transaction)

트랜잭션 안에서 오래 걸리는 로직(슬로우 쿼리, 외부 API 호출 등)이 있으면, 커넥션을 장시간 점유하게 된다. 이렇게 되면

커넥션을 회수하지 못하고 대기열만 쌓임 → 고갈 상태가 된다.

 

 

3. 예상 외 트래픽 폭주

대규모 이벤트, 외부 봇 공격, 잘못된 반복 호출 등으로 서버가 과도하게 많은 요청을 동시에 처리하게 되면, 커넥션 풀 한계를 초과할 수 있다.

 

 

4. 커넥션 풀 설정 오류

  • maximumPoolSize를 너무 작게 설정
  • connectionTimeout을 너무 짧거나 길게 잡은경우

위와 같은 설정 문제도 고갈을 부추길 수 있다.

 

 

 

고갈 대응 방법

방법 설명
커넥션 풀 크기 조정 CPU 코어 수 x 2 또는 예상 TPS에 맞춰 조정
커넥션 타임아웃 설정 connectionTimeout을 적절하게 조절(ex: 5초)
커넥션 반납 철저 관리 close 누락 방지(try-with-resources 적극 사용)
트랜잭션 최소화 DB 점유 시간을 줄인다(슬로우 쿼리 개선)
커넥션 풀 모니터링 HikariCP Metrics, JMX를 통해 실시간 감지
슬로우 쿼리 탐지 및 개선 DB 쿼리 튜닝, 인덱스 최적화
백프레셔(Backpressure) 적용 서버에 요청이 몰릴 때, 내부적으로 대기시키거나 제한
이중화 및 읽기 전용 Replica DB 활용 부하 분산

Kotlin을 공부중인데 val에 대해서 글을 읽던 중 엥? 이게 무슨 말이지 하는 부분이 있었다.

 

분명 "val 로 선언하면 값을 바꿀 수 없다" 라고 봤는데, val로 선언했는데 객체 내부 값이 변하는걸 목격했다.

 

분명히 고정된 값(val)인데 왜 내부 데이터는 바뀌는건지 혼란스러웠다.

 

이건 Kotlin이 값을 불변하게 만든다고 오해한 데서 시작된 착각이라는 것을 알았다.

 

진짜로 불변(Immutable)한 것은 "참조(reference)" 이지, "객체의 상태(state)" 가 아니다.

 

 

1. Kotlin의 val 과 var 기본 개념

먼저, Kotlin의 val 과 var 는 변수 선언 방식이다.

키워드 의미
val 읽기 전용(Read-only) 참조
var 읽기/쓰기(Read-Write) 참조

 

  • val 은 참조를 변경할 수 없다.
  • var 은 참조를 변경할 수 있다.

즉, val 은 "이 참조가 다른 객체를 가리키지 않도록 고정"하는 것이다. "참조하는 객체 재부"는 건들 수 있다.

 

val list = mutableListOf(1, 2, 3)
list.add(4)      //  가능
list.remove(2)   //  가능
// list = mutableListOf(5, 6, 7)  // ❌ 에러! 참조 변경 불가

 

위 코드에서 알아볼 수 있다.

  • list 가 가리키는 리스트 객체는 수정 가능하다.
  • 그러나 list 자체를 다른 리스트로 바꿀 수 없다.

 

var 은 참조 변경이 가능하다

var list = mutableListOf(1, 2, 3)
list = mutableListOf(10, 20, 30)  // 가능

 

 

오호..이제 알겠다. 근데 왜 이런 설계를 했을까???

 

2. val 설계 이유

Kotlin이 val 을 참조 고정만 보장하고, 객체 불변성을 강제하지 않는 이유는 다음과 같다.

 

이유 1 : 유연성과 기능

  • 객체를 통째로 새로 생성하는 것보다, 기존 객체를 수정하는 것이 빠를 때가 많다.
  • 특히 컬렉션 같은 경우 "수정 가능한 컬렉션 (mutableListOf)" 은 효율적이다.

이유 2: Kotlin의 철학

  • Kotlin은 "개발자에게 선택권을 준다" 는 철학을 지향한다.
  • 불변 객체를 원하면, 개발자가 immutable한 자료구조를 선택해야 한다.

Kotlin은 "불면(immutable)"을 강제하지 않는다. 읽기 전용 참조(read-only reference)만 보장한다.

 

 

3. Mutable 과 Immutable 객체

mutable = 내부 상태를 바꿀 수 있다.

immutable = 내부 상태를 바꿀 수 없다.

구분 설명 예시
Mutable 객체 객체 내부 데이터 변경 가능 mutableListOf, HashMap 등
Immutable 객체 객체 내부 데이터 변경 불가 listOf, Map (읽기 전용 View)

 

Kotlin의 listOf() 로 만든 리스트도 사실은 완전한 immutable은 아니다. 완전히 불변한 컬렉션을 원하면 별도로 관리해야 한다.

예: Collecitons.unmodifiableList(), 또는 직접 만드는 데이터 클래스

 

 

즉 비유를 하자면

 

val 은 집주소를 고정하는 것이다. 집 주소를 못 바꾸지만, 집안 가구 배치나 이런건 마음대로 바꿀 수 있지 않은가.

val 집 = MyHouse()
집.소파 = "새 소파로 교체" // OK
// 집 = 다른집() // ❌ 참조 변경은 불가

 

 

 

4. 데이터 클래스와 불변성

Kotlin에서는 데이터 클래스를 많이 사용한다.

data class Person(var name: String, var age: Int)

 

val 로 선언해도 name, age는 변경 가능하다.

 val person = Person("Alice", 25)
person.age = 26  // 내부 필드 변경 가능

 

  • person 이라는 참조는 고정된다
  • 하지만 person 객체 내부 필드(age)는 변경 가능하다.

 

정말 진짜 불변성을 원한다면 다음과 같이 만들 수 있다.

 

1. data class를 val 프로퍼티로만 만든다.

data class ImmutablePerson(val name: String, val age: Int)

 

이제 name, age를 바꿀 수 없다.

 

2. 불변 컬렉션을 사용한다.

val list = listOf(1, 2, 3)
// list.add(4)  // ❌ 컴파일 에러

 

 

 

주의할 점

상황 주의해야 할 점
API 리턴 타입을 val로 선언했지만 내부 객체가 Mutable인 경우 외부에서 상태가 변조될 수 있다.
글로벌 상태를 val로만 선언하고 안심하는 경우 Thread-safety는 별개 문제이다.

 

  • val 은 객체 상태를 보호해주지 않는다.
  • 불변성을 원하면 객체 설계 자체를 immutable하게 헤야 한다.

의존성? 의존성이 뭘까?

어떤 물건을 만들거나 사용할 때 다른 것이 꼭 필요할때 우리는 그것을 의존한다고 한다.

예를 들어 자동차는 엔진이 꼭 필요하다.

  • 자동차는 혼자서는 움직일 수 없다.
  • 반드시 엔진이 있어야 움직일 수 있다.
  • 자동차는 엔진에 의존하고 있다고 말할 수 있다.

이처럼 어떤 객체가 다른 객체를 필요로 할 때, 의존성이 있다고 말한다.

 

그렇다면 의존성 주입(Dependency Injection) 이란 무엇일까?

 

만약 자동차가 엔진을 직접 만들 필요 없이, 공장에서 엔진을 가져와 조립할 수 있다면 더 편리하지 않을까?? 

>>> 이것이 의존성 주입니다.

 

쉽게 말해

  • 자동차(클래스)는 엔진을 직접 만들지 않음
  • 필요한 엔진을 공장에서(스프링)  가져옴
  • 스프링이 자동차에 엔진을 자동으로 넣어줌(의존성 주입)!

 

오호라..스프링이 있으면 편리해 보인다. 그럼 만약에 의존성 주입이 없다면 어떤 문제가 생길까???

class Car {
    private Engine engine = new Engine();  // 자동차가 직접 엔진을 생성
    
    public void start() {
        engine.run();
    }
}

 

이런 식으로 코드를 작성할 경우

  1. 자동차(Car)가 직접 엔진을 생성하고 있다.
  2. 나중에 엔진을 바꾸고 싶다면 자동차 코드를 직접 수정해야 한다.
  3. 코드가 유연하지 않고, 새로운 기능 추가도 어려워진다.

즉, 자동차가 직접 엔진을 만들게되면, 나중에 다른 엔진(전기 엔진, 하이브리드 엔진)으로 바꾸기 어려워진다.

 

 

그렇다면 의존성 주입을 사용하려면 어떻게 해야할까???

 

Spring Boot에서는 자동으로 필요한 객체(엔진)를 주입해줄 수 있다.

class Car {
    private Engine engine;

    public Car(Engine engine) {  // 외부에서 엔진을 넣어줌
        this.engine = engine;
    }

    public void start() {
        engine.run();
    }
}

 

이렇게 되면 자동차는 아주 쉽게 엔진을 교체할 수  있다.

  • Engine engine = new GasEngine();  (가솔린 엔진)
  • Engine engine = new ElectricEngine(); (전기 엔진)
  • Engine engine = new HybridEngine(); (하이브리드 엔진)

즉, 자동차 스스로 엔진을 직접 만들 필요 없이, 외부에서 받아서 사용할 수 있다.

 

 

너무 신기하다 근데 스프링은 어떻게 의존성을 주입하는 걸까?

 

스프링은 자동으로 필요한 객체를 찾아 주입(Injection) 해준다.

@Component
class Engine {
    public void run() {
        System.out.println("엔진이 가동됩니다.");
    }
}

@Component
class Car {
    private final Engine engine;

    @Autowired  // 스프링이 자동으로 Engine을 넣어줌!
    public Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }

    public void start() {
        engine.run();
    }
}

 

@Autowired를 사용하면 스프링이 알아서 엔진을 찾아서(Car에) 넣어준다.

이제 Car 객체를 만들 때 자동으로 Engine이 들어간다.

 

 

의존성 주입 3가지 방법

 

1. 생성자 주입(추천)

class Car {
    private final Engine engine;

    @Autowired
    public Car(Engine engine) {  // 생성자를 통해 의존성 주입
        this.engine = engine;
    }
}

 

장점 : 

  • 반드시 필요한 값이 주입된다 (final 사용 가능)
  • 테스트하기 쉽고 유지보수도 편리하다

 

2. 필드 주입(사용 지양)

class Car {
    @Autowired
    private Engine engine;  // 필드에 직접 주입
}

 

단점 : 

  • 필수값이 빠질 수 있다.
  • 테스트하기 어렵다
  • Spring Context 없이 사용할 수 없다.

 

3. Setter 주입

class Car {
    private Engine engine;

    @Autowired
    public void setEngine(Engine engine) {  // Setter를 통해 주입
        this.engine = engine;
    }
}

 

장점 : 필요할 때 객체를 바꿀 수 있다.

단점 : 의존성이 필수가 아닐 수도 있음(Setter를 호출하지 않으면 값이 없다)

 

 

 

의존성에 대해 알아보았는데 의존성 주입에 대해 요약하자면

 

중요한 이유 !

  1. 코드의 재사용성이 높아짐 -> Car 클래스를 수정하지 않고 다양한 Engine을 사용가능
  2. 유지보수가 쉬워짐 -> Engine을 변경할 때 Car 클래스를 수정할 필요가 없다.
  3. 테스트하기 쉬움 -> 테스트할 때 가자(Mock) 객체를 쉽게 주입할 수 있다.
  4. 스프링이 자동으로 객체를 관리 ->  개발자가 직접 객체를 만들 필요가 없다.

 

실시간 통신은 채팅, 알림, 게임. 금융 거래 등 다양한 분야에서 핵심 기술로 사용된다. 예를 들어, 소셜 미디어에서 친구가 게시물을 올릴 때 실시간 알림이 전송되는 경우, WebSocket을 통해 효율적으로 구현할 수 있다. 추후에 어떤 서비스를 구현해 볼지 모르기 때문에 한번 관련된 내용을 정리해두자

 

기본 개념을 먼저 이해해보자 

 

1. HTTP 프로토콜

HTTP(HyperText Transfer Protocol)는 웹의 기본 통신 프로토콜이다. 

  • 요청-응답 구조 : 클라이언트가 요청하면 서버가 응답
  • 단발성 연결 : 요청 후 연결 종료
  • 비상태성 : 각 요청이 독립적

위처럼 HTTP의 한계는 실시간 상호작용에 적합하지 않다는 점이다. 실시간 데이터 전송이나 서버의 지속적인 이벤트 알림은 HTTP만으로 구현하기 어렵다.

 

 

2. WebSocket이란?

WebSocket은 HTTP와 달리 양방향, 지속적인 연결을 제공하는 프로토콜이다. 

  • 지속 연결 : 클라이언트와 서버가 한 번 연결되면 계속해서 데이터를 주고받을 수 있다.
  • 양방향 통신 : 서버가 클라이언트에게 자유롭게 메시지를 전송할 수 있다.
  • 실시간성 : 낮은 지연시간으로 실시간 데이터를 처리할 수 있다.

 

HTTP와 WebSocket의 차이점을 표로 만들어보자

 

구분 HTTP WebSocket
연결 방식 요청-응답 후 연결 종료 연결 후 지속적으로 열린 상태 유지
통신 방향 단방향(클라이언트 요청에 의존) 양방향(서버와 클라이언트 모두 자유롭게 전송)
프로토콜 오버헤드 매 요청마다 헤더 정보 전송 초기 핸드쉐이크 후 최소한의 오버헤드
실시간성 제한적(폴링 방식 필요) 매우 우수 (즉시 데이터 전달)

 

실시간 애플리케이션에서 왜 WebSocket을 선호하는지 알 것 같다. 그러면 WebSocket의 동작 원리에 대해서 알아보자

 

 

3. WebSocket의 동작 원리

3.1 핸드쉐이크 과정

WebSocket 통신은 HTTP 핸드쉐이크로 시작한다.

  1. 클라이언트 요청 : 클라이언트는 HTTP 업그레이드 헤더를 포함하여 서버에 연결 요청을 보낸다.
  2. 서버 응답 : 서버는 요청을 수락하고, 프로토콜을 WebSocket으로 전환하는 응답을 보낸다.
  3. 연결 수립 : 이후 연결은 TCP기반의 지속 연결로 전황되어 데이터를 주고받는다.

이 과정을 통해 기존 HTTP 환경에서도 WebSocket을 사용할 수 있는 유연성을 제공한다.

 

3.2 연결 유지 및 메시지 교환

연결이 성립되면 클라이언트와 서버는 프레임 단위로 메시지를 주고받는다.

  • 텍스트 프레임 : 일반 텍스트 메시지 전송
  • 바이너리 프레임 : 이미지, 파일 등 이진 데이터 전송
  • 컨트롤 프레임 : 연결 종료, 핑/퐁 등 관리 메시지 전송

3.3 연결 종료 메커니즘

연결 종료 시에는 양측에서 종료 요청을 보내고, 지정된 절차에 따라 연결을 정상적으로 마감한다. 이 과정을 예기치 않은 연결 종료를 방지하고, 자원 누수를 최소화한다.

 

 

Spring Boot를 활용해서 간단한 서비스를 만들어보자

 

Spring Boot에서는 기본적으로 WebSocket을 지원하고, 모듈도 제공해준다.

  • spring-boot-starter-websocket : WebSocket 관련 의존성 자동 구성
  • STOMP(Simple Text Oriented Messaging Protocol) : 메시지 브로커와의 통신 지원

Spring Boot에서 WebSocket을 사용하려면 Gradle 또는 Maven을 통해 의존성을 추가해준다.

 

*gradle 예시

implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-websocket'

 

 

간단한 실시간 알림 서비스 

  • 사용자가 실시간으로 이벤트를 감지
  • 서버는 이벤트 발생 시 즉시 모든 관련 클라이언트에 알림 전달
  • 연결 상태를 지속적으로 유지하여 지연 없이 메시지 전송

 

WebSocket 설정 클래스

@Configuration
@EnableWebSocket
class WebSocketConfig : WebSocketConfigurer {
    override fun registerWebSocketHandlers(registry: WebSocketHandlerRegistry) {
        registry.addHandler(NotificationHandler(), "/ws/notifications")
            .setAllowedOrigins("*")
    }
}

 

WebSocket 핸들러 클래스

class NotificationHandler : TextWebSocketHandler() {

    override fun handleTextMessage(session: WebSocketSession, message: TextMessage) {
        val receivedText = message.payload
        val response = TextMessage("알림: $receivedText")
        session.sendMessage(response)
    }

    override fun afterConnectionEstablished(session: WebSocketSession) {
        println("클라이언트 연결됨: ${session.id}")
    }

    override fun afterConnectionClosed(session: WebSocketSession, status: CloseStatus) {
        println("클라이언트 연결 종료: ${session.id}")
    }
}

 

실행 클래스

@SpringBootApplication
class WebSocketApplication

fun main(args: Array<String>) {
    runApplication<WebSocketApplication>(*args)
}

 

 

화면

<!DOCTYPE html>
<html lang="ko">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Kotlin WebSocket 테스트</title>
</head>
<body>
    <h2>실시간 알림 테스트</h2>
    <input id="input" type="text" placeholder="메시지 입력">
    <button onclick="send()">전송</button>
    <div id="log"></div>

    <script>
        const ws = new WebSocket("ws://localhost:8080/ws/notifications");
        ws.onmessage = (event) => {
            const log = document.getElementById('log');
            log.innerHTML += `<p>${event.data}</p>`;
        };

        function send() {
            const input = document.getElementById('input');
            ws.send(input.value);
            input.value = '';
        }
    </script>
</body>
</html>

Java 기반 프로젝트를 배포할 때 자주 사용하는 Jar 파일과 War 파일이 있다. 누군가는 War 파일로 달라고 하고, 누군가는 Jar 파일로 달라고 한다. 두 파일의 차이점은 무엇이고 어떨때 활용하면 좋을까?

 

Jar, War 모두 패키징이다.

 

여기서 패키징은 단순히 파일을 압축하는 것이 아니라, 실제 애플리케이션을 실행 가능한 형태로 만들어 주는 매우 중요한 단계이다.

 

연인에게 줄 선물을 박스째로 주는 것보다 예쁘게 포장해서 주면 더 좋은것과 마찬가지이다.

 

소프트웨어도 Jar 파일이나 War 파일과 같은 포맷으로 잘 포장되어 있어야, 다른 개발자나 운영자가 쉽게 사용하고 배포할 수 있다.

 

Jar 파일(Java Archive)

Jar 파일은 Java 애플리케이션을 패키징하는데 사용되는 파일 형식이다. 여러 개의 클래스 파일, 리소스 파일, 메타데이터를 하나의 압축 파일로 묶은 것이다. 특히 Spring Boot와 같은 프레임워크에서는 애플리케이션 전체가 Jar 파일 하나로 패키징된다.

 

 

Jar 파일의 특징

  • 독립적 실행 가능 : 내장된 Tomcat, Jetty 등 웹 서버를 함께 포함하여 별도의 웹 서버 설치 없이 실행할 수 있다.
  • 실행 방식 간편 : 명령어 한 줄로 간편하게 실행할 수 있다.
  • 클라우드 및 마이크로서비스 환경 적합 : 컨테이너화된 환경에서 효율적으로 관리된다.
  • 실행 가능한 Jar 파일은 main() 메서드를 포함하고 있어,  java - jar filename.jar   명령어로 실행할 수 있다.

 

활용법 

  • 애플리케이션 배포 : 독립 실행형 애플리케이션으로 배포할 때 사용한다.
  • 라이브러리 제공 : 다른 프로젝트에서 공통적으로 사용할 수 있는 기능을 포함한 라이브러리를 Jar 파일로 제공할 수 있다.

 

 

 

War 파일(Web Application Archive)

War 파일은 웹 애플리케이션을 Tomcat, JBoss, WebLogic 등 외부 웹 서버에 배포할 때 사용되는 형식이다.

 

War 파일의 특징

  • 외부 서버에 의존적 : 별도의 외부 웹 서버가 반드시 필요하다.
  • 복잡한 설정 지원 가능 : 다양한 서버에서 다수의 애플리케이션 관리 시 효율적이다.
  • 전통적인 배포 방식 : 기존 웹 서버 기반 인프라에 적합하다.

어떤 것을 선택할지?

  • Jar : 빠른 배포가 중요하거나 클라우드 환경에 배포한다면 Jar 파일이 좋다.
  • War : 복잡한 서버 환경을 관리하거나 기존 웹 서버를 활용해야 하는 환경이라면 War 파일이 유리하다.

 

두 파일의 차이점을 정리해보자 

 

Jar와 War 파일의 차이점

1. 구조와 구성 요소 비교

 

Jar 파일:

  • 주로 클래스 파일과 리소스 파일, 메타데이터가 포함됩니다.
  • 실행 가능한 Jar 파일은 main() 메서드를 포함하여 독립적으로 실행됩니다.

War 파일:

  • 웹 애플리케이션에 필요한 모든 파일(HTML, CSS, JS, 서블릿, JSP, WEB-INF 폴더 등)이 포함됩니다.
  • War 파일은 서블릿 컨테이너(예: Tomcat)에 배포되어 실행됩니다.

 

 

2. 실행 환경과 용도

 

Jar 파일:

  • 용도: 독립 실행형 애플리케이션, 라이브러리 제공
  • 실행 환경: JVM이 설치된 모든 환경에서 실행 가능
  • 실행 방법: java -jar myapp.jar

War 파일:

  • 용도: 웹 애플리케이션, 동적 웹 사이트
  • 실행 환경: 서블릿 컨테이너(예: Tomcat, Jetty)가 필요
  • 배포 방법: War 파일을 서버의 webapps 폴더에 복사하여 자동 배포

 

실제 개발 사례와 활용 전략

제가 백엔드 개발자로 일하면서 느낀 점은, Jar 파일과 War 파일을 어떻게 활용하느냐가 프로젝트의 성격에 따라 달라진다는 것이다.

 

1. 소규모 프로젝트 vs 대규모 웹 서비스

  • 소규모 프로젝트:
    독립 실행형 애플리케이션이나 명령줄 도구 등은 Jar 파일로 배포하는 것이 편리합니다.
  • 대규모 웹 서비스:
    웹 애플리케이션은 War 파일로 패키징하여 Tomcat 같은 서버에 배포합니다.

 

 

2. 마이크로서비스 아키텍처에서의 활용

요즘은 많은 기업들이 마이크로서비스 아키텍처를 채택하고 있다고 한다.
각 서비스는 독립적으로 개발되고 배포되는데, 이때

  • 각 서비스는 Jar 파일로 배포될 수도 있고,
  • 혹은 각각의 웹 애플리케이션으로 War 파일로 패키징되어 별도의 서블릿 컨테이너에서 실행될 수도 있습니다.

 

 

3. 실제 적용 예: Spring Boot 애플리케이션

Spring Boot는 기본적으로 Jar 파일로 배포할 수 있도록 설계되어 있지만, 설정을 통해 War 파일로도 패키징할 수 있습니다.

 

Jar 파일로 배포하는 경우

장점:

  • 독립 실행형으로 배포하기 쉽고, 내장 Tomcat을 포함하여 추가 설정이 필요 없습니다.

예제

   java -jar myapplication.jar    

 

 

War 파일로 배포하는 경우

Spring Boot 애플리케이션을 War 파일로 빌드하려면, 메인 클래스에 SpringBootServletInitializer 를 상속받는 설정이 필요하다.

 

예제 코드를 한번 살펴보자

package com.example.demo

import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication
import org.springframework.boot.builder.SpringApplicationBuilder
import org.springframework.boot.web.servlet.support.SpringBootServletInitializer

@SpringBootApplication
class DemoApplication

/**
 * War 파일로 패키징하기 위한 설정 클래스
 */
class ServletInitializer : SpringBootServletInitializer() {
    override fun configure(application: SpringApplicationBuilder): SpringApplicationBuilder {
        return application.sources(DemoApplication::class.java)
    }
}

fun main(args: Array<String>) {
    runApplication<DemoApplication>(*args)
}

 

빌드 후 생성된 War 파일을 Tomcat의 webapps 폴더에 복사하면 자동으로 배포된다.

 

 

Jar 파일 구조 다이어그램

 

Jar 파일은 Java 클래스, 리소스, 그리고 메타데이터가 하나의 압축 파일에 담겨 있는 구조이다.

 

 

War 파일 구조 다이어그램

 

War 파일은 웹 애플리케이션을 위한 모든 파일이 포함되어 있으며, WEB-INF 폴더 아래에 클래스와 라이브러리들이 존재한다.

회사에서 일을 하면서 실제로 대규모 트래픽을 경험해 볼 수는 없다. 끽해야 일일 접속자가 350명 정도..? 사내 서비스라 이용자가 너무 적다. 

 

여러 구인구직 공고를 보면 대부분 대규모 트래픽을 구축해보거나 경험해본 사람들을 우대하는 것을 보고 나 스스로 대규모 트래픽에 관해 여러 문서나 사례등을 바탕으로 대규모 트래픽을 처리하는 방법에 대해 많이 공부해야 된다고 느꼈다.

 

이 글 하나만 읽어도 대규모 트래픽 환경에서 어떻게 안정적인 시스템을 설계할 수 있는지 확실하게 정리하고자 한다.(나처럼 실제 트래픽을 경험해 본 적이 없더라도 말이다..)

 

 

1. 대규모 트래픽이란?

대규모 트래픽은 한꺼번에 수많은 사용자가 웹사이트나 애플리케이션에 접속해 데이터를 요청하는 상황을 말한다. 예를 들어, 쇼핑몰의 대규모 세일 기간이나, 로또 청약 신청, 공연 티켓 예매등 평소보다 엄청난 사용자가 몰리는 경우를 의미한다.

 

이런 상황에서는 제대로 준비가 되어있지 않다면 서버가 과부화되어 느려지거나 다운될 위험이 있기 때문에, 효율적인 시스템 설계가 매우매우 중요하다.

 

 

대규모 트래픽 환경에서는 다음과 같은 문제들이 발생할 수 있다.

 

2. 대규모 트래픽이 주는 도전 과제

  • 응답 속도 유지 : 수많은 요청이 동시에 들어와도 빠르게 응답해야 한다.
  • 서버 과부화 방지 : 한 서버에 모든 요청이 몰리면 서버가 다운될 수 있으므로, 부하를 적절히 분산시켜야 한다.
  • 데이터 일관성 유지 : 여러 서버가 동시에 데이터를 처리할 때, 데이터의 정확성과 일관성을 유지하는 것이 필수적이다.
  • 확장성 : 사용자 수가 급증해도 시스템이 원활하게 동작하도록 쉽게 확장할 수 있어야 한다.

 

그렇다면 위의 과제들을 해결하면서 어떻게 하면 효율적인 시스템을 설계할 수 있을까?

 

3. 효율적인 시스템 설계 전략

3-1. 수평 확장(Horizontal Scaling)

수평 확장의 개념은 한 서버의 성능을 높이는 대신, 여러 대의 서버를 추가하여 전체 트래픽을 분산시키는 방법이다. 비유하자면 한 교실에 너무 많은 학생이 모이면 선생님이 수업을 제대로 진행하기 어려우니, 여러 교실로 나누어 진행하는 것과 같다.

 

Spring Boot/Kotlin을 사용하는 백엔드 서버를 예시로 들어보자 (모든 예시는 Spring Boot 프레임워크와 Koltin을 사용하는 백엔드이다.)

 

수평 확장은 보통 클라우드 환경(AWS, GCP, Azure)이나 컨테이너 오케스트레이션(Kubernetes)과 함께 사용한다. Spring Boot 애플리케이션은 별도의 추가 설정 없이도 여러 인스턴스를 띄우면 수평 확장이 가능하다.

 

더보기

* 관련해서 더 알아보아야 하는 것 : Docker를 이용해 여러 개의 Spring Boot 컨테이너를 실행하고, Kubernetes를 사용하여 Auto Scaling 기능을 적용하는 방법을 찾아보자.

 

3-2. 부하 분산(Load Balancing)

부하 분산은 사용자 요청을 여러 서버에 골고루 분산시켜 한 서버에 부담이 집중되지 않도록 하는 기술이다. 음식점에서 한 웨이터가 모든 손님을 상대하기 어려우니, 여러 웨이터가 각 테이블을 나누어 케어하는 것과 같다.

 

Spring Boot 애플리케이션은 외부 로드 밸런서(Nginx, HAProxy, AWS ELB 등)와 함께 사용하여 부하 분산을 쉽게 구현할 수 있다.

직접 로드 밸런싱 코드를 작성하는게 아니라 로드 밸런서 설정 파일을 통해 서버 간 트래픽 분산을 관리한다.

 

Nginx 설정 일부 예시 :

upstream spring_backend {
    server 192.168.1.101:8080;
    server 192.168.1.102:8080;
    server 192.168.1.103:8080;
}

server {
    listen 80;
    server_name yourdomain.com;

    location / {
        proxy_pass http://spring_backend;
        proxy_set_header Host $host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    }
}

 

 

3-3. 캐싱(Caching)

캐싱은 자주 사용되는 데이터를 미리 저장해 두어, 데이터베이스나 다른 서버에 매번 접근하지 않고 빠르게 응답하는 기술이다. 냉장고에 좋아하는 간식을 미리 저장해두면, 매번 마트에 가지 않고도 간식을 즐길 수 있는 걸 생각하면 비슷하다.

 

Spring Boot는 Redis와 같은 캐시 솔루션과 쉽게 통합할 수  있다.

 

Redis 캐시 설정 및 사용 예시 : 
1. build.gradle.kts에 Redis 의존성 추가

dependencies {
    implementation("org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis")
    // ... 기타 의존성
}

 

2. applicaiton.properties에 Redis 설정 추가

# Redis 서버 설정 (로컬에서 Redis가 실행 중임을 가정합니다)
spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379

# 기본 서버 포트 (8080번 포트로 실행)
server.port=8080

 

3. Kotlin 코드 예제 - 캐시 서비스 구현

 

CacheService.kt

package com.example.demo.service

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate
import org.springframework.stereotype.Service
import java.util.concurrent.TimeUnit

/**
 * CacheService 클래스는 Redis를 이용하여 캐시 기능을 제공하는 서비스이다.
 * 이 클래스에서는 데이터를 캐시에 저장(setCache)하고, 조회(getCache)하는 기능을 구현한다.
 */
@Service
class CacheService(@Autowired val redisTemplate: RedisTemplate<String, String>) {

    /**
     * setCache 함수는 지정된 key와 value를 캐시에 저장합니다.
     * timeout은 캐시에 데이터가 유지될 시간(초)입니다.
     */
    fun setCache(key: String, value: String, timeout: Long = 60) {
        // opsForValue()는 단순한 key-value 캐싱에 사용됩니다.
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value, timeout, TimeUnit.SECONDS)
    }

    /**
     * getCache 함수는 지정된 key에 해당하는 캐시된 값을 반환합니다.
     * 만약 캐시에 값이 없으면 null을 반환합니다.
     */
    fun getCache(key: String): String? {
        return redisTemplate.opsForValue().get(key)
    }
}

 

AsyncService.kt

package com.example.demo.service

import org.springframework.scheduling.annotation.Async
import org.springframework.stereotype.Service

/**
 * AsyncService 클래스는 비동기 작업을 처리하기 위한 서비스이다.
 * @Async 어노테이션을 사용하여, 이 클래스의 메서드가 호출될 때 즉시 반환되고,
 * 별도의 스레드에서 작업을 수행하게 된다.
 */
@Service
class AsyncService {

    /**
     * doAsyncWork 함수는 3초 동안 대기한 후 "비동기 작업 완료!" 메시지를 콘솔에 출력한다.
     * 이 함수는 @Async 어노테이션 덕분에 호출 즉시 비동기적으로 실행된다.
     */
    @Async
    fun doAsyncWork() {
        // 3초간 대기하여, 긴 작업을 비동기적으로 처리하는 예제를 시뮬레이션한다.
        Thread.sleep(3000)
        println("비동기 작업 완료!")
    }
}

 

 

DemoController.kt

package com.example.demo.controller

import com.example.demo.service.AsyncService
import com.example.demo.service.CacheService
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController

/**
 * DemoController는 REST API를 제공하는 컨트롤러이다.
 * 이 컨트롤러는 캐시 기능과 비동기 작업 기능을 테스트하기 위한 API를 제공한다.
 */
@RestController
class DemoController(
    val cacheService: CacheService,  // CacheService를 주입받아 캐시 기능을 사용한다.
    val asyncService: AsyncService   // AsyncService를 주입받아 비동기 작업을 수행한다.
) {

    /**
     * /ping API는 캐시에서 "greeting" 키의 값을 조회하고,
     * 값이 없다면 "pong"을 캐시에 저장한다.
     * 동시에 비동기 작업을 실행하고, "pong"을 응답한다.
     */
    @GetMapping("/ping")
    fun ping(): String {
        val key = "greeting"
        // 캐시에서 key "greeting"의 값을 가져온다.
        var value = cacheService.getCache(key)
        // 만약 캐시에 값이 없으면,
        if (value == null) {
            value = "pong"
            // 캐시에 60초 동안 "pong" 값을 저장한다.
            cacheService.setCache(key, value, 60)
        }
        // 비동기 작업을 실행한다.
        // 이 작업은 백그라운드에서 3초 후 완료된다.
        asyncService.doAsyncWork()
        // "pong"을 응답으로 반환한다.
        return value
    }
}

 

 

3-4. 비동기 처리와 큐

사용자의 요청을 즉시 처리하지 않고, 큐에 저장한 후 차례대로 처리하는 방식이다. (인터파크에서 앞에 몇명이 남았다고 알려주는게 큐를 사용해서 그런게 아닐까?) 놀이공원에서 사람들이 대기열에 서 있다가 순서대로 놀이기구를 타는 것처럼, 요청을들 순차적으로 처리한다.

 

@Async 어노테이션을 사용하면 쉽게 비동기 작업을 구현할 수 있다. 

간단한 예제를 보면

// AsyncService.kt
package com.example.demo.service

import org.springframework.scheduling.annotation.Async
import org.springframework.stereotype.Service

/**
 * AsyncService는 긴 작업을 비동기적으로 처리하는 서비스이다.
 * @Async 어노테이션을 사용하여, 이 메서드가 호출되면 별도의 스레드에서 실행된다.
 */
@Service
class AsyncService {

    /**
     * doAsyncWork 함수는 3초간 대기 후 콘솔에 "비동기 작업 완료!" 메시지를 출력한다.
     */
    @Async
    fun doAsyncWork() {
        // 3000 밀리초 (3초) 동안 대기한다.
        Thread.sleep(3000)
        println("비동기 작업 완료!")
    }
}

 

 

비동기에 대해서 감이 안올수 있다. Controller에서 비동기를 호출 후 처리하는 간단한 예제를 살펴보자

// DemoController.kt
package com.example.demo.controller

import com.example.demo.service.AsyncService
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController

/**
 * DemoController는 간단한 REST API를 제공하여, 비동기 작업을 테스트할 수 있게 한다.
 */
@RestController
class DemoController(val asyncService: AsyncService) {

    /**
     * /asyncTest 경로를 호출하면, 비동기 작업이 실행되고 즉시 응답을 반환
     */
    @GetMapping("/asyncTest")
    fun asyncTest(): String {
        asyncService.doAsyncWork()  // 비동기 작업 실행
        return "비동기 작업이 시작되었습니다!"
    }
}

 

위 코드가 어떻게 동작할까? 사용자가 /asyncTest API를 호출하면, 서버는 즉시 "비동기 작업이 시작되었습니다!" 라는 응답을 반환하고, 백그라운드에서 3초 후 "비동기 작업 완료!" 메세지를 콘솔에 출력한다. 순서대로 실행되는게 아니다.

 

Spring Boot와 Kotlin에서 간단한 메시지 큐를 구현해보자(RabbitMQ 사용)

 

1. build.gradle.kts에 의존성 추가

dependencies {
    // RabbitMQ와 Spring Boot 연동을 위한 의존성
    implementation("org.springframework.boot:spring-boot-starter-amqp")
    // 기타 의존성...
}

 

2. application.properties에 RabbitMQ 설정

# RabbitMQ 서버 설정 (기본적으로 로컬에서 실행 중이라고 가정)
spring.rabbitmq.host=localhost
spring.rabbitmq.port=5672

 

메세지 큐 서비스 구현

// MessageQueueService.kt
package com.example.demo.service

import org.springframework.amqp.rabbit.annotation.RabbitListener
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate
import org.springframework.stereotype.Service

/**
 * MessageQueueService는 RabbitMQ를 사용하여 메시지 큐를 통한 비동기 처리를 구현한 서비스
 */
@Service
class MessageQueueService(val rabbitTemplate: RabbitTemplate) {

    /**
     * sendMessage 함수는 지정한 메시지를 "queue.tetris" 큐로 전송한다.
     */
    fun sendMessage(message: String) {
        rabbitTemplate.convertAndSend("queue.tetris", message)
    }

    /**
     * receiveMessage 함수는 "queue.tetris" 큐를 구독하여 메시지를 수신한다.
     * 메시지가 수신되면 콘솔에 출력하고, 필요한 추가 처리를 수행할 수 있다.
     */
    @RabbitListener(queues = ["queue.tetris"])
    fun receiveMessage(message: String) {
        println("메시지 수신: $message")
        // 메시지 처리 로직을 여기에 작성할 수 있다.
    }
}

 

위에서 만든 메시지 큐를 활용하는 Controller 를 만들어보자.

// QueueController.kt
package com.example.demo.controller

import com.example.demo.service.MessageQueueService
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController

/**
 * QueueController는 메시지 큐를 통해 작업을 비동기적으로 처리하는 API를 제공
 */
@RestController
class QueueController(val messageQueueService: MessageQueueService) {

    /**
     * /queueTest 경로를 호출하면, "테트리스 블럭 이동"과 같은 작업 메시지를 큐에 전송한다.
     */
    @GetMapping("/queueTest")
    fun queueTest(): String {
        // 메시지 큐에 메시지를 전송한다.
        messageQueueService.sendMessage("테트리스 블럭 이동")
        return "메시지가 큐에 전송되었습니다!"
    }
}

 

사용자가 /queueTest API를 호출하면 메시지 "테트리스 블록 이동"이 RabbitMQ 큐에 전송되고, 해당 큐를 구독 중인 receiveMessage  메서드가 메시지를 수신하여 처리한다.

 

 

전체 아키텍쳐 다이어그램을 살펴보면

 

이런 식으로 표현할 수 있다. 사용자의 요청이 로드 밸런서를 통해 여러 서버에 분산되고, 각 서버는 캐싱, 비동기 처리. 메시지 큐, 데이터베이스를 활용해 안정적으로 응답을 제공하는 구조를 보여준다.

 

뭔가 부족한것 같다. 앞으로 각각의 자세한 내용을 더 공부해야겠다.

앞서 로그와 로그를 관리하는게 얼마나 중요한지 알아보았는데 중앙 집중식 로그 관리에 대해 알아두면 좋을것 같아서 정리를 했다.

 

중앙 집중식 로그 관리의 필요성

1. 문제 진단과 모니터링

서버에 문제가 발생했을 때, 로그를 통해 문제의 원인을 빠르게 파악할 수 있다. 중앙 집중식 로그 관리 시스템은 모든 로그를 실시간으로 모니터링하고, 이상 징후가 보이면 즉시 알림을 보내어 빠른 대응이 가능하게 해준다.

 

2. 보안 및 규정 준수

로그는 보안 사건을 추적하는 데도 유용하다. 로그를 중앙에서 관리하면, 보안 침해나 이상 행동을 쉽게 감지할 수 있고, 법정 규정을 준수하기 위한 증거 자료로 활용할 수도 있다.

 

3. 성능 분석과 최적화

로그 데이터를 분석하면 애플리케이션의 성능 병목이나 자원 사용 패턴을 파악할 수 있다. 이 정보를 바탕으로 시스템의 성능을 최적화하는 전략을 수립할 수 있다.

 

 

중앙 집중식 로그 관리 시스템의 구성 요소

1. 로그 수집기 (Filebeat, Logstash 등)

  • Filebeat : 각 서버에서 로그 파일을 읽어 들여 중앙 서버(Elasticsearch 등)로 전송하는 가벼운 에이전트이다.
  • Logstash : 수집된 로그 데이터를 필터링, 변환, 그리고 적절한 포맷으로 재가공하여 저장소에 전달하는 역할을 한다.

 

2. 로그 저장소 (Elasticsearch 등) 

  • Elasticsearch : 로그 데이터를 저장하고, 빠른 검색과 분석이 가능하도록 하는 분산형 데이터베이스이다. 수백만 건의 로그도 실시간으로 검색할 수 있다.

 

3. 로그 조회 및 시각화 도구 (Kibana 등)

  • Kibana : Elasticsearch에 저장된 로그 데이터를 시각화하고, 대시보드 형태로 모니터링 할 수 있는 웹 인터페이스 도구이다. 사용자는 Kibana를 통해 로그 검색, 필터링, 시각화 작업을 쉽게 수행할 수 있다.

 

 

중앙 집중식 로그 관리 아키텍쳐

중앙 집중식 로그 관리 시스템은 다음과 같은 흐름으로 구성됩니다:

  1. 로그 생성:
    각 애플리케이션 서버에서 로그가 생성됩니다.
  2. 로그 수집:
    Filebeat나 Logstash 같은 에이전트가 로그 파일을 읽어 옵니다.
  3. 로그 전송:
    수집된 로그 데이터는 네트워크를 통해 중앙 로그 저장소(Elasticsearch)로 전송됩니다.
  4. 로그 저장:
    Elasticsearch는 로그 데이터를 색인(index)하여 저장하고, 빠른 검색이 가능하도록 합니다.
  5. 로그 조회 및 분석:
    Kibana를 통해 사용자가 로그 데이터를 검색하고 시각화하여 분석할 수 있습니다.

 

데이터 흐름과 처리 과정

  • 생성 단계:
    각 서버에서는 Logback이나 Log4J와 같은 로깅 프레임워크가 로그 메시지를 파일에 기록합니다.
  • 수집 단계:
    Filebeat가 정해진 경로의 로그 파일을 지속적으로 모니터링하고, 새로운 로그가 생성되면 이를 읽어들입니다.
  • 전송 단계:
    Filebeat는 읽어들인 로그 데이터를 JSON 등 표준 형식으로 변환해 Elasticsearch 클러스터로 보냅니다.
  • 저장 단계:
    Elasticsearch는 전송된 로그 데이터를 색인하고, 사용자가 빠르게 검색할 수 있도록 합니다.
  • 조회 단계:
    Kibana 대시보드에서 사용자는 검색 쿼리를 입력하거나 필터를 적용해 원하는 로그 메시지를 찾을 수 있습니다.

 

 

로그 전송을 위한 Filebeat 설정 예

 

Filebeat를 우선 설치하고, 각 서버에 다음과 같은 설정 파일 filebeat.yml  을 사용하여 로그를 중앙 서버로 전송한다.

filebeat.inputs:
  - type: log
    enabled: true
    paths:
      - /path/to/your/app/logs/*.log

output.elasticsearch:
  hosts: ["http://elasticsearch_server:9200"]

 

위 설정은 Filebeat가 /path/to/your/app/log/ 폴더에 있는 모든 로그 파일을 모니터링하고, 새로운 로그가 생기면 Elasticsearch로 전송하도록 한다.

 

 

 

중앙 집중식 로그 관리 시스템 구축 시 고려사항

1. 보안 및 개인정보 보호

  • 로그에는 민감한 정보가 포함될 수 있으므로, 로그 데이터에 접근할 수 있는 권한을 제한해야 합니다.
  • 로그 전송 시 암호화와 인증을 적용해, 로그 데이터가 중간에 탈취되지 않도록 해야 합니다.

2. 성능 및 확장성 고려

  • 로그 수집 에이전트(Filebeat 등)가 과도한 자원을 사용하지 않도록 최적화해야 합니다.
  • Elasticsearch 클러스터는 로그 데이터의 양과 검색 빈도에 맞춰 확장할 수 있어야 합니다.

3. 장애 대응 및 복원 전략

  • 중앙 집중식 로그 관리 시스템 자체가 장애가 발생할 경우, 로그를 잃을 수 있으므로 이중화(High Availability)를 고려해야 합니다.
  • 백업 및 복원 정책을 수립해, 중요한 로그 데이터를 안전하게 보관해야 합니다.

우선 로그란 컴퓨터 프로그램이 실핸되는 동안 일어나는 사건이나 상태를 기록한 기록부라고 생각하면 된다.

예를 들어, 사람이 일기를 쓰고 나중에 일기장으로 그날 하루를 돌아보듯 프로그램도 "어떤 일이 일어났는지"를 기록한다. 

 

로그 관리는 문제를 빠르게 찾아내거나, 시스템. 상태를 확인할 때 매우 중요하다.

 

Gradle을 이용한 프로젝트 설정 (Gradle로 개발을 하고 있기 때문에 Gradle에 대해서 작성)

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Gradle에 대해 모르거나 까먹었을 수 있다. 

Gradle은 프로젝트를 빌드(컴파일, 테스트, 배포 등) 하는 도구이다.  그렇다면 또 빌드에 대해서 헷갈릴 수 있다. 빌드란? 소스코드 파일을 컴퓨터에서 실행할 수 있는 독립적인 형태로 변환하는 과정과 결과를 말한다. 즉, 개발자가 작성한 소스코드, 각각의 파일 자원 ( .xml, .jpa, .jpg, .properties)을 jvm이나 톰캣 같은 WAS가 인식할 수 있도록 패키징하는 과정 및 결과물을 빌드라고 한다.

 

다시 돌아와서 Gradle은 스프링 부트와 안드로이드에서 사용되며 빌드 속도가 Maven에 비해 10 ~ 100배 정도 빠르며, Java, C/C++, Python 등을 지원한다.

 

Gradle의 특징으로는 

1. 가독성이 좋다.

2. 재사용에 용이

3. 구조적인 장점

4. 편리함

5. 멀티 프로젝트

등이 있다. 

 

로그 관리를 위해서는 Spring Boot의 로깅 기능(기본적으로 Logback)을 사용한다.

build.gradle 파일에 아래와 같이 의존성을 추가한다.

plugins {
    id("org.springframework.boot") version "2.7.5" // Spring Boot 버전
    id("io.spring.dependency-management") version "1.0.15.RELEASE"
    kotlin("jvm") version "1.6.21"
    kotlin("plugin.spring") version "1.6.21"
}

group = "com.example"
version = "0.0.1-SNAPSHOT"
java.sourceCompatibility = JavaVersion.VERSION_11

repositories {
    mavenCentral()
}

dependencies {
    // Spring Boot 기본 기능 (웹, 로깅 등)
    implementation("org.springframework.boot:spring-boot-starter-web")
    
    // Spring Boot AOP, 로깅 관련 기능 (Logback은 기본 포함)
    implementation("org.springframework.boot:spring-boot-starter-aop")
    
    // Kotlin 관련 의존성
    implementation("com.fasterxml.jackson.module:jackson-module-kotlin")
    implementation("org.jetbrains.kotlin:kotlin-reflect")
    
    testImplementation("org.springframework.boot:spring-boot-starter-test")
}

 

 

로그 저장 : Logback과 파일 관리

Logback과 SLF4J에 대해 먼저 알아보자

  • SLF4J는 여러 로깅 라이브러리(Logback, Log4 J 등)를 추상화하여 사용하는 인터페이스이다.
  • Logback 은 Spring Boot에서 기본적으로 사용하는 로깅 프레임워크이다. Logback은 로그를 파일에 저장하거나 콘솔에 출력하는 등의 기능을 제공한다.

 

로그 설정 파일 : logback-spring.xml

Spring Boot 에서는 src/main/resource 폴더 안에 logbak-spring.xml 파일을 만들면, 로깅의 형식, 저장 위치, 파일 회전(일정 시간마다 새 파일로 저장)등을 설정할 수 있다.

<configuration>
    <!-- FILE appender: 로그를 파일에 저장 -->
    <appender name="FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        <!-- 로그 파일 저장 위치 -->
        <file>logs/app.log</file>
        <!-- 로그 파일 회전 정책: 매일 새 파일 생성하고, 30일간 보관 -->
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            <fileNamePattern>logs/app.%d{yyyy-MM-dd}.log</fileNamePattern>
            <maxHistory>30</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <!-- 로그 출력 형식: 날짜, 스레드, 로그 레벨, 로거 이름, 메시지 -->
        <encoder>
            <pattern>%d{yyyy-MM-dd HH:mm:ss} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>
        </encoder>
    </appender>

    <!-- 콘솔에도 로그 출력 (옵션) -->
    <appender name="CONSOLE" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder>
            <pattern>%d{HH:mm:ss.SSS} [%thread] %-5level %logger{36} - %msg%n</pattern>
        </encoder>
    </appender>

    <!-- 루트 로거 설정: 기본 로그 레벨을 INFO로 설정 -->
    <root level="INFO">
        <appender-ref ref="FILE" />
        <appender-ref ref="CONSOLE" />
    </root>
</configuration>

 

위 설정은 

  • logs/app.log 라는 파일에 로그를 기록한다.
  • 매일 새로운 로그 파일을 만들고, 30일 지난 로그는 삭제한다
  • 콘솔에도 로그가 출력되어, 개발 중에 쉽게 확인할 수 있다.

이렇게 이해하면 된다.

 

 

위와 같이 저장한 로그 파일에서 로그를 조회하기 위한 방법은 몇 가지가 있다.

(1) 파일 탐색기나 텍스트 에디터 사용

  • 로그 파일을 텍스트 에디터(VS Code, Notepad++ 등)로 열어 직접 내용을 확인하는 방법

(2) 터미널 명령어 사용

  • tail : 최신 로그 및 몇 줄을 확인할때 사용한다. ( 예 : tail -f app.log )
  • grep : 특정 키워드(ERROR, 특정 메서드 이름)를 검색할 때 사용한다. ( 예 : grep "ERROR" logs/app.log )

 

 

중앙 집중식 로그 관리 시스템 

ELK 스택 : Elasticsearch, Logstash, Kibana 를 사용하면, 웹 인터페이스에서 로그를 필터링 하고 조회할 수 있따.

이 방법은 여러 서버의 로그를 한 곳에서 모아 볼 때 유용하다.

 

ELK 스택의 구성

  • Elasticsearch: 로그 데이터를 저장하고, 빠르게 검색할 수 있는 데이터베이스 역할을 합니다.
  • Logstash/Filebeat: 여러 서버에서 로그 파일을 수집하여 Elasticsearch로 전송합니다.
  • Kibana: Elasticsearch에 저장된 로그 데이터를 시각화하고, 웹 인터페이스에서 검색할 수 있도록 해 줍니다.

ELK 스택의 장점

  • 중앙 집중식 조회: 모든 서버의 로그를 한 곳에서 볼 수 있습니다.
  • 실시간 검색 및 필터링: 원하는 키워드나 시간대에 맞춰 로그를 빠르게 검색할 수 있습니다.
  • 대시보드: 시각화 도구를 사용해 서버 상태를 모니터링하고 문제를 빠르게 파악할 수 있습니다.

 

추후에 중앙 집중식 로그 관리 시스템에 대해서 정리가 필요할 것 같다.

AOP란 무엇일까?

AOP(Aspect-Oriented Programming)는 관점 지향 프로그래밍이라고 부른다. 너무 어려운데 풀어서 설명하면 프로그램의 핵심 로직과 공통 기능(예 : 로깅, 보안, 트랜잭션 관리)을 분리하여 작성할 수 있도록 도와주는 것이라고 보면 된다.

 

즉, 핵심 비즈니스 로직에 영향을 주지 않으면서도 여러 곳에서 반복되는 기능을 한 곳에 모아서 관리할 수 있게 해준다(너무 좋은것 아닌가?)

 

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더 쉽게 예를 들어 학교에서 학생들이 공부하는 주요 수업(핵심 로직)이 있다고 해보자. 그런데, 시험 감독, 출석 체크, 학부모 연락 등과 같은 공통 작업도 있는데, 이 작업들은 모든 수업에 걸쳐 반복된다. 

AOP는 이처럼 "공통 작업(예 : 시험 감독)" 을 한 곳에서 관리하고, 각 수업(비즈니스 로직)에서는 신경 쓰지 않도록 분리하는 역할을 한다.

 

AOP의 주요 개념

  1.  Aspect (관점) : AOP의 핵심 모듈로, 여러 곳에 적용할 공통 기능을 모아둔 단위이다. 예를 들어, 로깅 Aspect는 애플리케이션 전반에 걸쳐 로그를 기록하는 기능을 한 곳에 모아서 관리한다.
  2.  Join Point (조인 포인트) : Aspect가 적용될 수 있는 지점을 의미한다. 메서드 호출, 예외 발생 등이 Join Point가 될 수 있다.
  3.  Pointcut (포인트컷) : 어떤 Join Poin에 Aspect(Advice)를 적용할 것인지 정하는 조건이다. "어떤 메서드가 호출될 때마다 로그를 남겨라"와 같은 조건을 정의한다.
  4.  Advice (어드바이스) : 실제로 수행되는 작업이다. 
  5.  Weaving (위빙) : Aspect를 실제 코드에 적용하는 과정이다. Srping AOP는 런타임(실행 시)에 동적으로 위빙을 수행하여, 개발자가 별도로 공통 기능 코드를 삽입하지 않아도 자동으로 적용된다.

 

Spring Boot 에서 Spring AOP 설정

별도의 XML 설정 없이, spring-boot-stater-aop 의존성을 추가하기만 하면 AOP 기능을 사용할 수 있다.

build.gradle 예시

dependencies {
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-aop'
    implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter'
}

 

 

간단한 로깅 Aspect 예시

메서드 실행 전후에 로그를 남기는 간단한 예시

import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint
import org.aspectj.lang.annotation.Around
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect
import org.slf4j.LoggerFactory
import org.springframework.stereotype.Component

@Aspect
@Component
class LoggingAspect {
    private val logger = LoggerFactory.getLogger(this.javaClass)

    // 모든 Service 패키지 내의 모든 메서드 실행 시점에 적용
    @Around("execution(* com.example.service.*.*(..))")
    fun logAround(joinPoint: ProceedingJoinPoint): Any? {
        val methodName = joinPoint.signature.name
        
        // 로그 출력 예시: "메서드 시작: getUserById"
        logger.info("메서드 시작: $methodName")  // 예시 로그: [INFO] 2025-02-26 12:34:56 - 메서드 시작: getUserById
        
        try {
            val result = joinPoint.proceed() // 실제 메서드 실행
            
            // 로그 출력 예시: "메서드 종료: getUserById"
            logger.info("메서드 종료: $methodName")  // 예시 로그: [INFO] 2025-02-26 12:34:57 - 메서드 종료: getUserById
            
            return result
        } catch (e: Throwable) {
            // 로그 출력 예시: "메서드 오류: getUserById, 예외: NullPointerException"
            logger.error("메서드 오류: $methodName, 예외: ${e.message}")  // 예시 로그: [ERROR] 2025-02-26 12:34:57 - 메서드 오류: getUserById, 예외: NullPointerException
            throw e
        }
    }
}

 

  • @Aspect: 이 클래스가 Aspect임을 선언한다.
  • @Component: Spring의 빈으로 등록하여 자동으로 관리한다.
  • @Around: 지정한 Pointcut(여기서는 com.example.service 패키지의 모든 메서드)에 대해, 메서드 실행 전후로 Advice를 실행한다.
  • joinPoint.proceed(): 실제 메서드 호출을 진행하는 부분으로, 이 전후로 로그를 남겨 전체 실행 흐름을 모니터링한다.

이렇게 작성한 Aspect는 지정된 패키지 내의 모든 메서드 실행 시 자동으로 로그를 남긴다. 

 

서비스 클래스 예시

package com.example.service

import org.springframework.stereotype.Service

@Service
class UserService {
    fun getUserById(id: Long): User {
        // 사용자 조회 로직...
        return User(id, "Alice")
    }
}

 

이때 getUserById 메서드가 호출되면, Aspect의 joinPoint.signature.name은 "getUserById"를 반환하게 되고, 로그에도 "메서드 시작: getUserById"와 같이 출력된다.

 

하지만 이런 AOP를 사용시 주의할 점이 있다.

 

  • 과도한 사용 주의 : 너무 많이 사용하면 코드의 흐름을 파악하기 어려울 수 있다.
  • 디버깅 어려움 : AOP에 의해 동적으로 적용된 로직은 디버깅 시 실제 코드 흐름을 파악하기 어렵게 만들 수 있다.
  • 성능 고려 : Aspect가 많은 경우, 메서드 호출 전후에 추가적인 처리 시간이 발생할 수 있으니 성능에 미치는 영향을 고려해야한다.

 

 

Spring Boot는 빠르게 프로토타입을 만글고, 반복적인 설정 작업 없이 비즈니스 로직에 집중할 수 있게

Auto Configuration (자동 구성) 기능을 제공한다.

 

한번 Spring Boot Auto Configuration 기본 개념과 동작 원리, 활용예제에 대해서 알아보자.

 

Auto Configuration이란 무엇인가?

Auto Configuration은 개발자가 매번 복잡한 설정 파일이나 보일러플레이트 코드를 작성하지 않아도, 애플리케이션이 실행될 때 필요한 설정을 자동으로 구성해주는 기능이다. Spring Boot는 클래스패스에 포함된 라이브러리와 프로젝트 설정을 기반으로, 애플리케이션에 필요한(Bean)들을 자동으로 등록한다.

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비유를 들어보자면 새로운 스마트폰을 구입했다고 생각해보자, 별도의 복잡한 설정 없이 기본 앱들과 기능들이 이미 준비되어 있는 상태일것이다. Spring Boot 의 Auto Configuration은 바로 그런 스마트폰과 같이, 개발자가 직접 설정하지 않아도 "기본값"으로 모든 것이 준비되도록 도와준다.

 

왜 Auto Configuration이 필요할까?

전통적인 Spring 애플리케이션은 XML이나 자바 기반의 설정 파일을 통해 수많은 설정을 해야 한다.( 정말 정말 복잡하고 귀찮은 작업이다..) 이러한 작업은 시간도 오래걸리고, 실수로 인한 오류가 발생하기 쉽다.

그렇기 때문에  Spring Boot 의 Auto Configuration 은 장점을 갖는다.

 

  • 개발 속도 향상: 복잡한 설정을 자동으로 처리하여 개발자가 비즈니스 로직에 집중할 수 있다.
  • 일관성 있는 설정: 기본적인 설정이 표준화되어 있어, 팀 내에서 일관된 개발 환경을 유지할 수 있다.
  • 쉬운 시작: 처음 프로젝트를 시작할 때 최소한의 설정만으로도 애플리케이션을 실행할 수 있다.

 

Auto Configuration의 동작 원리

Spring Boot의 Auto Configuration은 내부적으로 여러 가지 메커니즘과 어노테이션을 사용해 동작한다.

 

@EnableAutoConfiguration / @SpringBootApplication

Spring Boot 애플리케이션의 진입점에는 보통 @SpringBootApplication 어노테이션이 붙는다. 이 어노테이션은 

@EnableAutoConfiguration, @ComponentScan, @Configuration 등 여러 어노테이션을 합친 축약 표현이다.

@SpringBootApplication
class MyApplication

fun main(args: Array<String>) {
    runApplication<MyApplication>(*args)
}

 

@EnableAutoConfiguration : 해당 어노테이션은 Spring Boot에게 애플리케이션 시작 시 자동 구성을 활성화하라고 지시한다.

 

 

Auto Configuration은 클래스패스에 있는 라이브러리와 설정 파일을 확인한 후, 필요한 빈들을 등록한다.

이를 위해 조건부(Conditional) 어노테이션들이 사용된다. 대표적으로 @ConditionalOnClass, @ConditionalOnMissingBean, @ConditionalOnProperty 등이 있다.

 

예를 들어, H2 데이터베이스 라이브러리가 클래스패스에 있다면, Spring Boot는 자동으로 H2 데이터베이스 관련 빈을 등록한다.

만약 사용자가 직접 데이터 소스(DataSource)를 정의했다면, @ConditionalOnMissingBean 어노테이션 덕분에 자동 구성은 이를 무시하고 사용자가 정의한 설정을 우선시한다.

@Configuration
@ConditionalOnClass(DataSource.class)
public class DataSourceAutoConfiguration {
    
    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public DataSource dataSource() {
        // 기본 H2 데이터베이스 설정을 반환
        return new EmbeddedDatabaseBuilder()
                    .setType(EmbeddedDatabaseType.H2)
                    .build();
    }
}

 

 

 

Auto Configuration 파일의 구조

Spring Boot의 Auto Configuration 설정은 보통 spring.factories 파일에 정의되어 있다. 이 파일은 각 라이브러리별로 어떤 Auto Configuration 클래스를 적용할지 명시해 두며, 애플리케이션이 시작될 때 해당 클래스들이 로드된다.

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=\
com.example.autoconfig.DataSourceAutoConfiguration,\
com.example.autoconfig.WebMvcAutoConfiguration

 

 

이렇게 장점만 있을것 같은 Auto Configuration도 한계가 있다.

 

  • 숨겨진 동작:
    자동으로 이루어지는 설정들이 때로는 개발자가 의도하지 않은 방식으로 동작할 수 있으므로, 내부 동작을 잘 이해해야 한다.
  • 디버깅의 어려움:
    Auto Configuration이 복잡하게 작동하는 경우, 문제가 발생하면 원인을 파악하기 어려울 수 있다.
  • 학습 곡선:
    초보자가 Auto Configuration의 내부 메커니즘을 완벽하게 이해하기까지는 시간이 걸릴 수 있다.

이러한 한계에도 불구하고, Auto Configuration은 대부분의 애플리케이션 개발에 있어 생산성과 유지보수성을 크게 향상시키는 도구임에는 분명하다.

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