[CP] 커넥션 풀 (Connection Pool)

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CP

(Connection pool )

 데이터베이스 연결을 효율적으로 관리하기 위한 소프트웨어 엔지니어링 패턴

 

1. 개념

• 웹 컨테이너(WAS)가 실행되면서 일정량의 Connection 객체를 미리 만들어서 pool에 저장했다가, 클라이언트 요청이 오면 Connection 객체를 빌려주고 해당 객체의 임무가 완료되면 다시 Connection 객체를 반납 받아서 pool에 저장하는 프로그래밍 기법이다.
• Container 구동 시 일정 수의 Connection 객체를 생성하게 되며 클라이언트의 요청에 의해 애플리케이션이 DBMS 작업을 수행해야 하면, Connection Pool에서 Connection 객체를 받아와 작업을 진행한다. 이후 작업이 끝나면 Connetion Pool에 Connection 객체를 반납한다.

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2. 등장 배경

커넥션 풀(Connection Pool)의 등장 배경은 데이터베이스 연결의 비용과 효율성에 연관이있다.

데이터베이스 연결은 상당히 비싼 작업으로, 매번 사용자가 요청을 할 때마다 드라이버를 로드하고 커넥션 객체를 생성하여 연결하고 종료한다. 이러한 비효율성을 해결하기 위해 CP가 등장했다. 

 

커넥션 풀은 웹 컨테이너(WAS)가 실행되면서 DB와 미리 연결을 해놓은 객체들을 풀에 저장해두었다가, 클라이언트 요청이 오면 이를 빌려주고, 처리가 끝나면 다시 풀에 반환하는 방식을 사용한다.

이렇게 함으로써 매번 연결을 생성하고 종료하는 비용을 줄일 수 있다.

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3. 문제점

커넥션 풀은 DBC 과정을 단축시켜서 리소스 소모를 감소시켜주고 처리속도도 빠르게 해주지만 완벽하지는 않다.

 

커넥션 풀의 크기는 동시에 처리가능한 연결 개수를 의미한다. 커넥션 풀이 미리 DB 연결을 한 connection 객체를 생성해 두지만 application이 필요로하는 개수보다 부족한 경우에는 DB 연결 지연을 발생시킨다.

( -> 이 문제점은 DB Pool 과 DB Active 를 확인해 보면 알 수 있다. )

 

참고 : https://docs.whatap.io/best-practice-guides/about-apm-dbc

DB 연결 지연과 커넥션 풀 | WhaTap Docs

 

=> 해결법

1) Connection Pool 크기 조절

: Pool의 최대 연결 개수를 조절하는 방법

 

- Pool을 점차 늘려 DB Active 개수가 Pool 최대치 내에서 유지되는 것을 확인해 적절한 Pool 개수를 설정하는 것

- 하지만 Pool의 개수를 지나치게 크게 지정한 경우 자원 소비량의 과도한 증가로 오히려 애플리케이션 성능에 악영향

- 충분한 메모리와 처리 능력을 갖추고 있는지 확인 후 각자의 운영 환경에 알맞게 조절해야 함

2) Connection 재활용 및 최적화

- Connection 사용 후 명시적으로 반환하도록 설정하거나 재사용하는 방식을 적용
- ex) 애플리케이션이 사용한 Connection을 반환하지 않아 Connection Leak**이 발생한 경우, ->

Connection Pool의 개수를 늘린다고 해결할 수 없다. Connection Leak을 막기 위해서는 사용한 Connection을 반드시 반환하도록 관리해야 한다. 

 

[ ->  Connection Leak**

 : 데이터베이스 연결이 제대로 닫히지 않거나 커밋되지 않아서 결국 연결이 포기되고 영구적으로 닫히는 상황

- 일반적으로 코드의 오류나 메모리 누수로 인해 발생

- 데이터베이스 연결이 증가하고 데이터베이스가 중단될 수 있음
ex) 풀에서 연결을 가져온 후에 close()를 호출하여 명시적으로 닫지 않으면 연결 누수가 발생할 수 있음

ㄴ> 연결 누수는 애플리케이션의 성능을 저하시키고, 데이터베이스에 부담을 주므로 코드에서 식별하고 수정해야 한다. ]

 

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+ DB 연결 LifeCycle

1. 데이터베이스 드라이버를 사용하여 데이터베이스 연결 열기
2. 데이터를 읽고 쓰기 위해 TCP 소켓 열기
3. TCP 소켓을 사용하여 데이터 통신
4. 데이터베이스 연결 닫기
5. TCP 소켓 닫기

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요약

 

>> Connection 객체를 생성하는 과정

① 애플리케이션에서 DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회한다.
② DB 드라이버는 DB와 TCP/IP 커넥션을 연결한다. (3 way handshake와 같은 네트워크 연결 동작 발생)
③ DB 드라이버는 TCP/IP 커넥션이 연결되면 아이디와 패스워드, 기타 부가 정보를 DB에 전달한다.
④ DB는 아이디, 패스워드를 통해 내부 인증을 거친 후 내부에 DB를 생성한다.
⑤ DB는 커넥션 생성이 완료되었다는 응답을 보낸다.
⑥ DB 드라이버는 커넥션 객체를 생성해서 클라이언트에 반환한다.

 

→ DB 연결할 때마다 Connection 객체를 새로 만드는 것은 비용이 많이 들며, 굉장히 비효율적이다.

 

 

>> DB 연결의 효율성 증대 방법 -> CP

이러한 문제를 해결하기 위해 애플리케이션 로딩 시점에 Connection 객체를 미리 생성하고, 애플리케이션에서 데이터베이스에 연결이 필요할 경우 미리 준비된 Connection 객체를 사용하여 애플리케이션의 성능을 향상하는 커넥션 풀 (Connection Pool)이 등장하게 된다.