[Spring] 1-3 멀티 쓰레드 / Multi Thread

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 <과정>

쓰레드1이 쉬고 있다가 요청1이 연결에 들어오면
쓰레드1을 할당하고 쓰레드 1을 가지고 servlet을 호출한다
쓰레드1은 비즈니스 로직을 수행 후 요청1에 대한 응답1을 수행하고
쓰레드1은 다시 휴식으로 들어간다

다중 요청 - 쓰레드 하나 사용 <과정>

쓰레드 1이 쉬고 있다가 요청1이 연결에 들어오면
쓰레드 1을 할당하고 쓰레드1을 가지고 servlet을 호출한다
그러나 처리가 지연되고 이때, 요청 2가 들어온다면(쓰레드 1은 계속 요청 1을 처리중이다)
쓰레드가 하나밖에 없기 때문에 쓰레드 대기 상태에 들어간다
-> 이렇게 되면 요청1, 요청2가 둘 다 응답이 안된다. 결국 둘 다 timeout 발생

요청 마다 쓰레드 생성

요청 1이 들어왔을 때 쓰레드 1이 처리하다 지연이 되어도
요청 2가 들어왔을 때 쓰레드 2를 생성해서 할당해준다
요청 2가 다 처리 되면 쓰레드 2는 소멸된다

요청 마다 쓰레드 생성의 장단점

장점

- 동시 요청을 처리할 수 있다
- 리소스(CPU, 메모리)가 허용할 때까지 처리 가능
- 하나의 쓰레드가 지연되어도, 나머지 쓰레드는 정상 동작한다

단점

- 쓰레드의 생성 비용이 매우 비싸다
- 고객의 요청이 올 때 마다 쓰레드를 생성하면, 응답 속도가 늦어진다
- 쓰레드는 context switching 비용이 발생한다
- 쓰레드 생성에 제한이 없다
- 고객 요청이 너무 많이 오면, CPU, 메모리 임계점을 넘어서 서버가 죽을 수 있다

쓰레드 풀

내부에 쓰레드 풀을 두어서 쓰레드 총 생성 개수의 제한을 둔다
요청 1이 들어오면 쓰레드 풀에 쓰레드를 요청하고 노는 쓰레드가 있으면 가져가서 요청을 처리한다
쓰레드를 다 사용했으면 쓰레드 풀에 반환한다
* 쓰레드 풀에 노는 쓰레드가 없는데 요청이 들어온다면 쓰레드 대기 or 거절해서 WAS의 부하를 조절할 수 있다
* 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

쓰레드 풀의 실무 팁

- WAS의 주요 튜닝 포인트는 최대 쓰레드(max thread) 수이다
- 값을 너무 낮게 설정하면..?
- 동시 요청이 많이면, 서버 리소스는 여유롭지만 클라이언트는 응답에 지연이 발생하게 됨
- 값을 너무 높게 설정하면..?
    - 동시 요청이 많으면, CPU, 메모리 리소스 임계점 초과로 서버가 다운된다
- 장애 발생시?
    - 클라우드면 우선 서버부터 증설하고, 이후에 튜닝
    - 클라우드가 아니라면 열심히 튜닝

그렇다면 쓰레드 풀의 적정 숫자는 어떻게 찾을까..?

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

WAS의 멀티 쓰레드 지원

핵심

- 멀티 쓰레드에 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)는 주의해서 사용