커넥션 풀이란 (Connection Pool)

1) 커넥션 풀 (Connection Pool)

 

(1) 커넥션 풀이란

• JDBC API를 사용하여 데이터베이스와 연결하기 위해 Connection 객체를 생성하는 작업은 비용이 굉장히 많이 드는 작업 중 하나이다.

 

• Connection 객체를 생성하는 과정을 한 번 살펴보자!

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.

 

• 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.

 

(2) 커넥션 풀 동작 구조

① 애플리케이션을 시작하는 시점에 커넥션 풀은 필요한 만큼 커넥션을 미리 생성하여 보관한다.

② 서비스의 특징과 스펙에 따라 생성되는 Connection 객체의 개수는 다르지만 일반적으로 기본값으로 10개를 생성한다.

③ 커넥션 풀에 들어있는 Connection 객체는 TCP/IP로 DB와 연결되어 있는 상태이기 때문에 즉시 SQL을 DB에 전달할 수 있다.

④ 즉, DB 드라이버를 통해 새로운 커넥션을 획득하는 것이 아닌 이미 생성되어 있는 커넥션을 참조하여 사용하게 된다.

⑤ 커넥션 풀에 있는 커넥션을 요청하면 커넥션 풀은 자신이 가지고 있는 커넥션 객체 중 하나를 반환한다.

 

→ DB 드라이버를 통해 커넥션을 조회, 연결, 인증, SQL을 실행하는 시간 등 커넥션 객체를 생성하기 위한 과정을 생략할 수 있게 된다.

 

(3) 커넥션 풀 종류

• 커넥션 풀은 단순해서 직접 구현할 수도 있지만, 사용도 편리하고 성능도 뛰어난 오픈소스 커넥션 풀이 많기 때문에 오픈소스를 사용하는 것이 좋다.

 

• 대표적인 커넥션 풀 오픈소스로는 “common-dbcp2”, “tomcat-jdbc Pool”, “DrvierManager DataSource”, “HikariCP” 등이 있다.

 

• Java에서 데이터베이스와 연결하는 방법을 추상화한 DataSource 인터페이스를 각각의 커넥션 풀 오픈소스에서 구현하기 때문에 기존에 DriverManager 클래스를 이용하여 Connection 객체를 생성하여 사용했다 하더라도 소스 코드 변경 없이 바꿀 수 있다.

 

• Spring Boot 2.0 이전 버전에서는 Apche 재단의 오픈 소스인 Apache Commons DBCP를 주로 사용하였지만, Spring Boot 2.0 이후에는 HikariCP를 기본 DBCP로 채택하여 사용되고 있다.

 

[참고] HikariCP

• HikariCP는 가벼운 용량과 빠른 속도를 가지는 우수한 성능의 JDBC Connection Pool 프레임워크이다.

 

• 스프링 부트 2.0 이후부터는 커넥션 풀을 관리하기 위해 HikariCP를 채택하여 사용하고 있는데 다른 커넥션 풀 오픈소스와 비교했을 때, 성능적으로 얼마나 뛰어난 지 아래의 그림을 참고하자!

 

(4) 실습

[DriverManager 방식]
Class.forName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");

// 접속 정보
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/sesac?serverTimezone=Asia/Seoul&characterEncoding=UTF-8";
String id = "root";
String pwd = "root";

// Connection 객체 생성
Connection conn = DriverManager.getConnection(url, id, pwd);

→ DB 연결을 위해 매번 Connection 객체를 생성해야 하고 접속 정보를 파라미터로 계속 넣어줘야 한다.

[Connection Pool 방식]
// 접속 정보
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/sesac?serverTimezone=Asia/Seoul&characterEncoding=UTF-8";
String id = "root";
String pwd = "root";

// 커넥션 풀 관련 설정
HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource();

// 커넥션 풀 - 접속 URL 설정
dataSource.setJdbcUrl(url);
// 커넥션 풀 - 계정 설정
dataSource.setUsername(id);

// 커넥션 풀 - 비밀번호 설정
dataSource.setPassword(pwd);

// 커넥션 풀 - 생성할 Connection 객체 수 설정 (Maximum)
dataSource.setMaximumPoolSize(100);

// 커넥션 풀 - 이름 설정
dataSource.setPoolName("test");

// Connection 객체 생성
Connection conn = dataSource.getConnection();

→ 커넥션 풀에서 미리 Connection 객체를 생성해두었기에, 기존에 생성된 Connection 객체의 참조를 얻어서 사용한다.

→ 미리 생성해두었기에 부하를 줄일 수 있으며, 접속 정보 또한 파라미터로 넣어줄 필요가 없다.

 

[Reference]

• https://ittrue.tistory.com/250
• https://steady-coding.tistory.com/564

[데이터베이스] Connection Pool이란?

[Java] JDBC란 무엇인가? - Java Database Connectivity