승미

승미

공부하며 기록하는 블로그입니다.

커넥션 풀

작성일

커넥션 풀 등장배경

JDBC 드라이버를 통해 DB 커넥션을 획득하는 과정은 매우 복잡하다. 아래는 DB 커넥션을 획득하는 과정이다.

1

  1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션 조회
  2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결함. (이 과정에서 3 way handshake 같은 TCP/IP 연결을 위한 네트워크 동작이 발생함)
  3. DB 드라이버는 TCP/IP 커넥션이 연결되면 ID, PW와 기타 부가정보를 DB에 전달
  4. DB는 ID, PW를 통해 내부 인증을 완료하고, 내부에 DB 세션을 생성
  5. DB는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보냄
  6. DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해서 클라이언트에 반환함

이처럼 커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고 시간도 많이 소요된다. 결과적으로 응답 속도에 영향을 준다.

이를 해결하기 위해 커넥션 풀을 사용한다.

커넥션 풀

커넥션 풀이란 애플리케이션에서 DB 연결을 위해 미리 일정수의 커넥션 객체를 만들어 풀에 보관했다가 사용자의 요청이 발생하면 풀에 생성되어 있는 커넥션 객체를 넘겨주고 사용자가 사용이 끝나면 커넥션 객체를 다시 풀에 반환하여 보관하는 것이다.

커넥션 풀을 사용하는 과정은 다음과 같다.

  1. 커넥션 풀 초기화: 애플리케이션을 시작하는 시점에 커넥션 풀은 필요한 만큼 커넥션을 미리 확보해서 풀에 보관한다. 서비스의 특징과 스펙에 따라 다르지만 기본값은 10이다.
  2. 커넥션 풀의 연결 상태: 커넥션 풀에 들어있는 커넥션은 TCP/IP로 DB와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에 언제든지 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.
  3. 커넥션 풀 사용
    • 커넥션 풀을 통해 이미 생성되어 있는 커넥션을 객체 참조로 가져와 사용한다.
    • 커넥션 풀에 커넥션을 요청하면 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 중에 하나를 반환한다.
    • 애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해 SQL을 데이터베이스에 전달하고 그 결과를 받아서 처리한다.
    • 커넥션을 모두 사용하고 나면 해당 커넥션을 커넥션 풀에 반환한다. 여기서 주의할 점은 커넥션을 종료하는 것이 아니라 커넥션이 살아있는 상태로 커넥션 풀에 반환한다는 것이다.

커넥션 풀을 사용해서 얻는 이점

서버의 부하를 줄여주고 서버의 한정적인 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.

커넥션 풀은 서버당 최대 커넥션 수를 제한할 수 있고 DB에 무한정 연결이 생성되는 것을 맞아주어 DB를 보호하는 역할을 한다. 적절한 커넥션 풀 숫자는 서비스의 특징과 애플리케이션 서버 스펙, DB 서버 스펙에 따라 다르기 때문에 성능 테스트를 통해서 정해야 한다.

커넥션 풀 오픈소스

커넥션 풀은 이점이 매우 크기 때문에 실무에서는 항상 기본으로 사용한다. 커넥션 풀은 개념적으로 단순하여 직접 구현할 수 있지만, 사용도 편리하고 성능도 뛰어난 오픈소스 커넥션 풀이 많아 오픈소스를 사용하는게 좋다. 대표적 커넥션 풀 오픈소스는 commons-dbcp2, tomcat-jdbc pool, HikariCP 등이 있다. 성능과 사용의 편리함 측면에서 최근에는 HikariCP를 주로 사용한다.

HikariCP

JDBC의 커넥션 풀 프레임워크로 가벼운 용량과 빠른 속도가 장점이다. SpringBoot는 커넥션 풀 관리를 위해 HikariCP를 사용한다.

HikariCP 동작 원리

  1. 스레드가 커넥션을 요청한다.
  2. 이전에 사용했던 커넥션 정보 존재 여부를 확인
  3. 이전에 사용했던 커넥션 목록 중 사용 가능한 존재 여부 확인
  4. 전체 커넥션 목록 중 사용 가능한 존재 여부 확인
  5. 2, 3, 4를 순서대로 동작하며 유효한 커넥션 존재 시 바로 반환한다.
  6. 유효한 커넥션이 존재하지 않는다면 HandOffQueue를 Polling하면서 커넥션을 반납하기를 기다린다.
  7. 커넥션을 반납하면 커넥션 풀은 HandOffQueue에 반납된 커넥션을 삽입하고 쓰레드는 커넥션을 획득한다.