스프링 DB - 커넥션풀과 데이터 소스 이해

커넥션 풀 이해

1. 애플리케이션 로직은 DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회한다.
2. DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. 물론 이 과정에서 3way handshake 같은 TCP/IP 연결을 위한 네트워크 동작이 발생한다.
3. DB 드라이버는 TCP/IP 커넥션이 연결되면 ID, PW와 기타 부가 정보를 DB에 전달한다.
4. DB는 ID, PW를 통해 내부 인증을 완료하고, 내부에 DB 세션을 생성한다.
5. DB는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보낸다.
6. DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해서 클라이언트에 반환한다.

 

커넥션을 새로 만드는 것은 과정도 복잡하고, 시간도 많이 소모되는 일이다. DB는 물론이고 애플리케이션 서버에서도 TCP/IP 커넥션을 새로 생성하기 위한 리소스를 매번 사용해야 한다. 또한, 고객이 애플리케이션을 사용할 때, SQL을 실행하는 시간뿐만 아니라, 커넥션을 새로 만드는 시간이 추가되기 때문에 응답 속도에 영향을 준다.

 

 참고
데이터베이스마다 커넥션을 생성하는 시간은 다르다. 시스템 상황마다 다르지만 MySQL 계열은 수ms 정도로 매우 빨리 커넥션을 확보할 수 있다. 반면, 수십 밀리초 이상 걸리는 데이터베이스들도 있다.      

 

이런 문제를 해결하기 위한 방법이 커넥션을 미리 생성해두고, 사용하는 커넥션 풀이라는 방법이다. 

커넥션 풀에 들어있는 커넥션은 TCP/IP로 DB와 커넥션이 연결되어 있는 상태이기 때문에 언제든지 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.

 

• 애플리케이션 로직에서 이제는 DB 드라이버를 통해서 새로운 커넥션을 획득하는 것이 아니다.
• 이제는 커넥션 풀을 통해 이미 생성되어 있는 커넥션을 객체 참조로 그냥 가져다 쓰기만 하면 된다.
• 커넥션 풀에 커넥션을 요청하면 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 중에 하나를 반환한다.     

• 애플리케이션 로직은 커넥션 풀에서 받은 커넥션을 사용해서 SQL을 데이터베이스에 전달하고, 그 결과를받아서 처리한다.
• 커넥션을 모두 사용하고 나면 이제는 커넥션을 종료하는 것이 아니라, 다음에 다시 사용할 수 있도록 해당 커넥션을 그대로 커넥션 풀에 반환하면 된다. 여기서 주의할 점은 커넥션을 종료하는 것이 아니라 커넥션이 살아있는 상태로 커넥션 풀에 반환해야 한다는 것이다.

 

정리

• 적절한 커넥션 풀 숫자는 서비스의 특징과 애플리케이션 서버 스펙, DB 서버 스펙에 따라 다르기 때문에 성능 테스트를 통해서 정해야 한다.
• 커넥션 풀은 서버당 최대 커넥션 수를 제한할 수 있다. 따라서 DB에 무한정 연결이 생성되는 것을 막아주어서 DB를 보호하는 효과도 있다.
• 커넥션 풀로 얻는 이점이 크기 때문에, 실무에서 기본으로 사용한다.
• 커넥션 풀은 개념적으로  단순해서 직접 구현할 수도 있지만, 사용도 편리하고 성능도 뛰어난 오픈소스 커넥션 풀이 많기 때문에 오픈소스를 사용하는 것이 좋다.
• 대표적인 커넥션 풀 오픈소스는 commons-dbcp2, tomcat-jdbc pool, HikariCP 등이 있다.
• 성능과 사용의 편리함 측면에서 최근에는 hikariCP를 주로 사용한다.

 

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DataSource 이해

커넥션을 얻는 방법은 앞서 학습한 JDBC DriverManager를 직접 사용하거나, 커넥션 풀을 사용하는 등 다양한 방법이 존재한다. 만약 DriverManager를 사용하다가, 커넥션 풀을 사용하면 애플리케이션 코드도 변경해야 한다.

 

• 자바에서는 이런 문제를 해결하기 위해 javax.sql.DataSource라는 인터페이스를 제공한다.
• DataSource는 커넥션을 획득하는 방법을 추상화하는 인터페이스이다.

DataSource 핵심 기능만 축약

public interface DataSource {
	Connection getConnection() throws SQLException;
}

 

정리

• 개발자는 DataSource 인터페이스에만 의존하도록 애플리케이션 로직을 작성하면 된다.
• 커넥션 풀 구현 기술을 변경하고 싶으면 해당 구현체로 갈아끼우기만 하면 된다.
• DriverManager는 DataSource 인터페이스를 사용하지 않는다. 따라서 DriverManager는 직접 사용해야 한다. 따라서 DriverManager를 사용하다가 DataSource 기반의 커넥션 풀을 사용하도록 변경하면 관련 코드를 다 고쳐야 한다. 이런 문제를 해결하기 위해 스프링은DriverManger도 DataSource를 통해서 사용할 수 있도록 DriverManagerDataSource라는 DataSource를 구현한 클래스를 제공한다.

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DataSource - DriverManager 사용

파라미터 차이

• 기존 DriverManager를 통해서 커넥션을 획득하는 방법과 DataSoruce를 통해서 커넥션을 획득하는 방법에는 큰 차이가 있다.

DriverMangaer

DriverManager.getConnection(URL, USERNAME, PASSWORD)

 

DataSource

void dataSourceDriverManager() throws SQLException {
     DriverManagerDataSource dataSource = new DriverManagerDataSource(URL, USERNAME, PASSWORD);
     useDataSource(dataSource);
}
private void useDataSource(DataSource dataSource) throws SQLException {
     Connection con1 = dataSource.getConnection();
     Connection con2 = dataSource.getConnection();
     log.info("connection={}, class={}", con1, con1.getClass());
     log.info("connection={}, class={}", con2, con2.getClass());
}

• DriverManager는 커넥션을 획득할 때마다 URL, USERNAME, PASSWORD 같은 파라미터를 계속 전달해야 한다. 반면에 DataSource를 사용하는 방식은 처음 객체를 생성할 때만 필요한 파라미터를 남겨두고, 커넥션을 획득할 때는 단순히 dataSource.getConnection()만 호출하면 된다.    

 

설정과 사용의 분리

• 설정 : DataSource를 만들고, 필요한 속성들을 사용해서 URL, USERNAME, PASSWORD 같은 부분을 입력하는 것을 말한다. 이렇게 설정과 관련된 속성들은 한 곳에 있는 것이 향후 변경에 더 유연하게 대처할 수 있다.
• 사용 : 설정은 신경쓰지 않고, DataSoruce의 getConncetion()만 호출해서 사용하면 된다.

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DataSource 사용 - 커넥션 풀

import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;
@Test
void dataSourceConnectionPool() throws SQLException, InterruptedException {
 
     //커넥션 풀링: HikariProxyConnection(Proxy) -> JdbcConnection(Target)
     HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();
     dataSource.setJdbcUrl(URL);
     dataSource.setUsername(USERNAME);
     dataSource.setPassword(PASSWORD);
     dataSource.setMaximumPoolSize(10);
     dataSource.setPoolName("MyPool");
     useDataSource(dataSource);
     Thread.sleep(1000); //커넥션 풀에서 커넥션 생성 시간 대기
}

• 커넥션 풀 최대 사이즈를 10으로 지정하고, 풀의 이름을 MyPool이라고 지정했다. 
• 커넥션 풀에서 커넥션을 생성하는 작업은 애플리케이션 실행 속도에 영향을 주지 않기 위해 별도의 쓰레드에서 작 동한다. 별도의 쓰레드에서 동작하기 때문에 테스트가 먼저 종료되어 버린다. 예제처럼 Thread.sleep 을 통해 대기 시간을 주어야 쓰레드 풀에 커넥션이 생성되는 로그를 확인할 수 있다.