커넥션이란 (커넥션 풀, 커넥션 고갈)

커넥션(Connection)이란?

DB와 애플리케이션을 잇는 '통로'

일반적으로 웹 애플리케이션은 요청을 받으면 데이터베이스(DB)에 정보를 조회하거나 변경한 뒤 그 결과를 반환한다. 이때 애플리케이션이 DB와 대화하기 위해서는 연결이 필요하다. 이 통로가 바로 커넥션(Connection)이다.

 

커넥션 생성엔는 비용이 든다.

커넥션을 생성하는 데에는 생각보다 많은 비용이 든다. 예를 들어,

1. 네트워크 소켓을 열고
2. 인증(사용자명/비밀번호) 과정을 거치고
3. DB와 핸드셰이크(대화 준비) 하는 과정

등이 필요하다. 이런 과정을 매 요청마다 새로 하면 불필요한 시간 낭비가 커진다.

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커넥션 풀(Connection Pool)이란?

미리 커넥션을 만들어두는 전략

커넥션을 매번 새로 만드는 대신, 커넥션 풀(Connection Pool)이라는 저장소에 일정 개수의 커넥션을 미리 만들어 놓는다. 그리고 요청이 들어올 때마다 이 풀에서 커넥션을 하나 대여(획득)해 사용한 뒤, 사용이 끝나면 다시 풀로 돌려주는 방식으로 관리한다.

커넥션 풀의 장점

• 성능 향상: 매번 커넥션을 생성하지 않고 재사용하므로 DB 접근 속도가 빨라진다.
• 자원 관리 용이: 사용 가능한 커넥션 수를 한정하고 모니터링하기 쉽게 만들어 시스템 안정성을 높인다.

커넥션 풀 설정

커넥션 풀에는 최소/최대 커넥션 개수, 커넥션 대기 시간, 커넥션 유지 시간 등의 설정이 있다. 이 설정을 통해 애플리케이션의 패턴(트래픽, 쿼리 처리 시간 등)에 맞게 풀의 크기와 동작 방식을 튜닝할 수 있다.

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커넥션 고갈(Connection Exhaustion)이란?

1. 커넥션이 모두 바닥났다면?

커넥션 풀에 커넥션은 유한하다. 많은 요청이 한꺼번에 몰려 모든 커넥션이 이미 사용 중인 상황을 생각해보자. 새로 들어온 요청은 사용할 수 있는 커넥션을 풀에서 받지 못한다.
이렇게 풀 안에 남은 커넥션이 ‘0’이 되어 요청이 대기하거나 실패하는 현상을 커넥션 고갈(Connection Exhaustion)이라고 한다.

2. 왜 커넥션 고갈이 일어날까?

• 과도한 트래픽: 동시에 매우 많은 요청이 DB에 접근하려 할 때.
• 긴 쿼리 처리 시간: 하나의 요청이 DB 커넥션을 장시간 점유하면, 다른 요청이 사용할 커넥션이 없어질 수 있다.
• 커넥션 반납 누락: 커넥션을 사용한 뒤 풀에 반환하지 않는 프로그래밍 실수로 커넥션이 사라진 듯이 보이는 상황.

3. 커넥션 고갈 시 발생하는 문제

• 새 요청이 DB에 접근하지 못해 응답 지연 또는 에러 발생
• 전체 시스템 응답성 저하, 심하면 애플리케이션 장애
• 예외 발생

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커넥션 관리와 최적화를 위한 팁

1. 적절한 풀 사이즈 설정

풀 크기가 너무 작으면 조금만 부하가 와도 고갈될 수 있고, 너무 크면 DB 서버에 과도한 부하를 줄 수 있다. 모니터링 도구(예: Prometheus, New Relic)나 벤치마크 테스트를 통해 적절한 값을 찾는 것이 중요하다.

2. 쿼리 최적화

쿼리 시간이 줄어들면 커넥션 반환도 빨라진다. 인덱스 튜닝, 쿼리 재작성, 캐싱 등을 통해 DB 부하를 줄일 수 있다.

3. 타임아웃 설정

커넥션 획득 대기 시간이나 최대 쿼리 실행 시간 등을 제한해, 비정상적으로 오래 걸리는 요청을 강제로 중단하고 리소스를 회수할 수 있다.

4. 정상적인 커넥션 반납 보장

스프링 트랜잭션 관리(@Transactional) 활용으로 커넥션을 자동으로 관리하도록 해, 커넥션 반납 누락을 방지한다.

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@Transactional과 커넥션

스프링에서 @Transactional 어노테이션을 사용하면, 트랜잭션 경계에서 커넥션을 획득하고, 메소드 실행이 끝나면 커넥션을 풀로 반환하는 과정을 자동으로 처리한다. 이는 안정적인 커넥션 관리에 도움이 된다.

• readOnly 트랜잭션: @Transactional(readOnly = true)를 사용하면 더티 체킹(Dirty Checking) 등을 생략해 커넥션 사용을 최적화할 수 있다.

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정리

• 커넥션: 애플리케이션과 DB 사이의 대화 통로.
• 커넥션 풀: 미리 만들어둔 커넥션을 사용하는 풀.
• 커넥션 고갈: 커넥션이 모두 소진되어 새로운 요청이 DB에 접근 불가능한 상태.