ConnectionPool 이란? - 설정 방법

ConnectionPool 이란?

연결을 재사용 가능한 형태로 미리 생성해두고, 필요할 때 애플리케이션에서 제공하는 매커니즘입니다.
ConnectionPool을 사용하는 주요 이유는 연결을 맺고 해제하는 과정이 상대적으로 많은 자원과 시간을 소모하기 때문입니다.

Connection Pool 동작 과정

1. 애플리케이션이 시작될 때, Connection Pool은 지정된 수의 연결을 미리 생성합니다.
2. 애플리케이션은 연결 작업이 필요할 때, Connection Pool로부터 연결을 요청합니다.
3. Connection Pool은 사용 가능한 연결을 애플리케이션에 제공합니다.
4. 애플리케이션은 작업이 끝나면 연결을 닫지 않고, 다시 Connection Pool에 반환합니다. 이 연결은 후속 요청에서 재사용됩니다.

Connection Pool의 장단점

장점

1. 응답 시간 감소

사용자가 웹 애플리케이션에 로그인 요청을 보낼 때마다 새로운 연결을 생성하는 대신, 미리 생선된 연결을 사용하여 즉시 응답을 처리할 수 있습니다.
연결 설정 시간이 제거되므로 전체 응답 시간이 빨라집니다.

2. 리소스 최적화

연결 풀을 사용하면 동시에 열려있는 연결 수를 제한할 수 있습니다.
이렇게 하면 서버에 과도한 부하가 걸리는 것을 방지하면서 리소스를 효율적으로 활용할 수 있습니다.

3. 시스템 안정성 향상

특정 서비스에 대한 급증한 요청으로 서비스가 다운되는 경우, 연결 풀의 크기 제한을 사용하여 특정 임계값을 넘지 않게 할 수 있습니다.
이는 서비스 거부 공격(Denial-of-Service attack)과 같은 상황에서도 서비스의 안정성을 유지하는데 도움이 됩니다.

단점

1. 초기 구성 복잡성

연결 풀의 최소/최대 크기, 유휴 시간, 연결 유효성 검사 등 다양한 설정 값을 조절하고 최적화해야 합니다.
설정이 적절하지 않으면 성능 문제나 안정성 문제가 발생할 수 있습니다.

2. 잠재적 리소스 낭비

연결 풀의 크기가 너무 크게 설정되면, 실제로 사용되지 않는 많은 연결이 유휴 상태로 남아 있게 되어 리소스가 낭비될 수 있습니다.

3. 커넥션 누수 위험

애플리케이션 코드에서 연결을 올바르게 반환하지 않으면, 해당 연결이 풀에서 계속 점유되게 됩니다.
이러한 상황이 반복되면 결국 풀에 사용 가능한 연결이 없게 되어 새로운 요청을 처리할 수 없게 됩니다.
이를 커넥션 누수(connection leak)라고 합니다.

4. 불완전한 연결 상태

연결이 오래동안 유휴 상태로 있거나 네트워크 문제 등으로 인해 연결이 끊어진 상태일 수 있습니다.
이 경우, 애플리케이션이 해당 연결을 사용하려고 하면 오류가 발생할 수 있습니다.
이를 방지하기 위해 연결 유효성 검사 등의 추가 작업이 필요합니다.

Connection Pool 이 주로 사용되는 4가지

1. DB

• DB 연결은 생성과 해제에 비용이 많이 들기 때문에, 연결 풀링을 통해 성능을 향상시킬 수 있습니다.

2. HTTP 연결

• 웹 서버 또는 웹 서비스에 대한 HTTP(S) 연결을 풀링하여, 동일한 목적지에 대한 반복적인 요청의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

3. 네트워크 소켓 연결

• 원격 서비스나 미들웨어(ex: message broker) 와의 통신을 위한 일반적인 TCP 또는 UDP 소켓 연결을 풀링할 수 있습니다.

4. LDAP 연결

• LDAP 서버와의 통신을 위한 연결을 풀링하여, 사용자 인증 및 권한 부여 쿼리의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

Connection Pool 의 주요 설정 값

1. maxPoolSize (최대 풀 크기)

• 연결 풀에 보유할 수 있는 최대 연결 수 입니다.
• 너무 큰 값은 시스템의 자원을 낭비할 수 있으므로, 실제 시스템의 부하에 따라 조절이 필요합니다.

2. minPoolSize (최소 풀 크기)

• 연결 풀이 유지해야 하는 최소한의 연결 수 입니다.
• 시스템이 비활성 상태일 때도 일정 수의 연결을 유지하게 됩니다.

3. initialPoolSize (초기 풀 크기)

• 연결 풀이 처음 생성될 때 만들어져야 하는 연결의 수 입니다.
• minPoolSize 이상, maxPoolSize 이하의 값이 되어야 합니다.

4. connectionTimeout (연결 시간 초과)

• 연결을 얻기 위해 대기할 최대 시간입니다.
• 지정된 시간 안에 연결을 얻지 못하면 오류가 발생합니다.

5. idleTimeout (유휴 연결 시간 초과)

• 연결이 유휴 상태로 있을 수 있는 최대 시간입니다. 이 시간을 초과하면 연결은 닫힙니다.
• 유휴 상태(Idle State)는 어떤 자원이 활성화되어 있찌만 현재 사용되고 있지 않은 상태(대기 중, 사용되지 않는 상태) 입니다.

6. maxLifetime (최대 연결 수명)

• Pool 에 있을 수 있는 연결의 최대 수명입니다.
• 이 시간을 초과하면 연결은 닫힙니다.

7. validationTimeout (검증 시간 초과)

• 연결 검증에 대한 최대 대기 시간입니다.

8. connectionTestQuery (연결 테스트 쿼리)

• 연결의 유효성을 확인하기 위한 쿼리입니다.
• 일반적으로 간단한 쿼리 (ex: 'SELECT 1')가 사용됩니다.

ConnectionPool 의 적절한 설정값 구하기

사실상 ConnectionPool 의 설정값을 "이 값으로 하면 최적이다"라고 하는 값은 없습니다.
그러므로 다음과 같은 절차를 따라 적절한 설정값을 구할 수 있습니다.

1. 시스템 분석

• 시스템의 특성, 예상 사용자 수, 트래픽 패턴, 데이터베이스와의 통신 패턴 등을 분석합니다.

2. 기본값 시작

• 많은 Connection Pool 라이브러리는 합리적인 기본값을 제공합니다. 이를 시작점으로 사용하고, 이후에 조절할 수 있습니다.

3. 모니터링

• 초기 설정을 한 후에는 Connection Pool 의 사용 상태를 모니터링 합니다.
• 풀에서 사용 가능한 연결의 수, 대기 중인 연결 요청의 수, 유휴 연결의 수 등을 확인할 수 있습니다.

4. 부하 테스트

• 시스템에 예상 트래픽 이상의 부하를 가하면서 Connection Pool의 동작을 관찰합니다.
• 이를 통해 최대 연결 수, 연결 시간 초과 등의 설정값을 조절할 수 있습니다.

5. 조절 및 반복

• 모니터링 및 부하 테스트의 결과를 바탕으로 설정값을 조절하고, 다시 테스트와 모니터링을 반복합니다.

6. 유휴 연결 관리

• 연결이 유휴 상태로 오래 유지되지 않도록 설정합니다.
• 일정 시간 이상 사용되지 않는 연결은 자동으로 닫히도록 'idleTimeout' 설정을 조절할 수 있습니다.

7. 문서화

• 설정값과 그 이유, 테스트 결과 등을 문서화하여 나중에 참조하거나, 다른 팀원과 공유할 수 있도록 합니다.

8. 정기적인 리뷰

• 시스템의 환경이나 요구 사항이 변경될 수 있으므로, 주기적으로 Connection Pool 설정을 리뷰하고 필요에 따라 조절합니다.