연결 스톰 (Connection Storm) 방지 전략

개요

연결 스톰은 애플리케이션 서버가 데이터베이스에 대한 연결 요청을 처리할 수 없을 정도로 과도하게 쏟아질 때 발생하는 상황입니다. 이는 데이터베이스 서버의 CPU 과부하, 메모리 부족 등의 시스템 자원 고갈로 이어져 심각한 성능 저하를 야기할 수 있습니다. 따라서 오라클 데이터베이스 환경에서 연결 스톰을 방지하는 효과적인 전략을 수립하고 구현하는 것은 매우 중요합니다.

정적 연결 풀(Static Connection Pool) 활용

동적 연결 풀과는 달리, 정적 연결 풀은 애플리케이션 시작 시점에 미리 정의된 수의 연결을 생성하여 유지합니다. 애플리케이션은 필요에 따라 이 풀에서 연결을 가져와 사용하고, 사용이 완료되면 다시 풀에 반환합니다. 이러한 방식은 매번 연결을 생성하고 해제하는 오버헤드를 줄여 연결 스톰을 완화하는 데 도움이 됩니다.

장점

  • 연결 생성 오버헤드 감소: 애플리케이션은 미리 생성된 연결을 재사용하므로, 매번 새로운 연결을 설정하는 데 드는 시간과 자원을 절약할 수 있습니다.
  • 성능 예측 가능성 향상: 풀 크기를 적절하게 조정하면, 애플리케이션은 항상 사용 가능한 연결을 확보할 수 있어 성능 변동을 줄일 수 있습니다.

구현 예시 (Java & JDBC)

다음은 JDBC를 사용하여 정적 연결 풀을 구현하는 간단한 예시입니다.


import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class StaticConnectionPool {

 private static final String DB_URL = "jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:XE";
 private static final String DB_USER = "scott";
 private static final String DB_PASSWORD = "tiger";
 private static final int POOL_SIZE = 10;

 private static List connectionPool = new ArrayList<>();

 static {
 try {
 for (int i = 0; i < POOL_SIZE; i++) {
 Connection connection = DriverManager.getConnection(DB_URL, DB_USER, DB_PASSWORD);
 connectionPool.add(connection);
 }
 } catch (SQLException e) {
 System.err.println("Failed to create connection pool: " + e.getMessage());
 throw new ExceptionInInitializerError(e);
 }
 }

 public static synchronized Connection getConnection() throws SQLException {
 if (connectionPool.isEmpty()) {
 throw new SQLException("No available connections in the pool");
 }
 return connectionPool.remove(0);
 }

 public static synchronized void releaseConnection(Connection connection) {
 if (connection != null) {
 connectionPool.add(connection);
 }
 }

 public static void main(String[] args) {
 try {
 Connection conn = StaticConnectionPool.getConnection();
 System.out.println("Connection acquired successfully!");
 StaticConnectionPool.releaseConnection(conn);
 System.out.println("Connection released successfully!");
 } catch (SQLException e) {
 System.err.println("Error: " + e.getMessage());
 }
 }
}

로그인 전략(Login Strategy) 개선

로그인 및 아웃(Logout) 요청이 빈번하게 발생할 경우, 각 요청마다 데이터베이스 연결을 설정하고 해제하는 것은 상당한 오버헤드를 유발할 수 있습니다. 이러한 상황에서는 연결 풀을 적극적으로 활용하고, 로그인/아웃 과정에서 발생하는 자원 소모를 최소화하는 전략을 수립해야 합니다.

개선 전략

  • 연결 재사용: 사용자의 세션이 유지되는 동안 동일한 데이터베이스 연결을 재사용하도록 설계합니다.
  • 세션 관리 강화: 불필요한 세션이 데이터베이스에 누적되지 않도록 세션 만료 및 정리 메커니즘을 강화합니다.

구현 예시 (PL/SQL)

다음은 PL/SQL을 사용하여 로그인 후 세션 정보를 저장하고, 이후 연결 재사용을 유도하는 예시입니다.


CREATE OR REPLACE PACKAGE session_mgmt AS
  TYPE session_rec IS RECORD (
 sid NUMBER,
 serial# NUMBER
 );
  g_session session_rec;
 PROCEDURE login(p_username VARCHAR2, p_password VARCHAR2);
 PROCEDURE logout;
FUNCTION get_session RETURN session_rec;
END session_mgmt;
/

CREATE OR REPLACE PACKAGE BODY session_mgmt AS

PROCEDURE login(p_username VARCHAR2, p_password VARCHAR2) IS
  v_count NUMBER;
BEGIN
 -- 사용자 인증 로직 (예: 사용자 테이블 조회)
 SELECT count(*) INTO v_count FROM users WHERE username = p_username AND password = p_password;
 IF v_count = 1 THEN
 SELECT sid, serial# INTO g_session.sid, g_session.serial#
 FROM v$session
 WHERE audsid = USERENV('SESSIONID');
 ELSE
 RAISE_APPLICATION_ERROR(-20001, 'Invalid username or password');
 END IF;
END login;

FUNCTION get_session RETURN session_rec IS
BEGIN
 RETURN g_session;
END;

PROCEDURE logout IS
BEGIN
 -- 세션 정보 초기화
 g_session.sid := NULL;
 g_session.serial# := NULL;
END logout;

END session_mgmt;
/

프로그래밍 방식 세션 누수 방지 지침

애플리케이션 코드에서 데이터베이스 연결을 제대로 관리하지 못하면 세션 누수가 발생할 수 있습니다. 세션 누수는 데이터베이스에 불필요한 연결을 계속 유지시켜 자원 낭비와 성능 저하를 초래합니다.

세션 누수 유형

  • 고갈된 연결 풀: 애플리케이션이 세션을 고갈시켜 더 이상 사용할 수 있는 연결이 없게 됩니다.
  • 락 누수: 세션이 종료되지 않아 락을 유지한 채 남아 있게 됩니다.
  • 논리적 손상: 애플리케이션이 트랜잭션을 예상치 않게 종료하여 데이터베이스에 손상을 초래합니다.

방지 지침

  • 예외 처리 강화: 데이터베이스 작업 중 발생하는 예외를 적절히 처리하고, 예외 발생 시 반드시 연결을 닫도록 코드를 작성합니다.
  • finally 블록 활용: try-catch 블록과 함께 finally 블록을 사용하여 예외 발생 여부와 관계없이 연결을 닫도록 합니다.
  • 커넥션 풀 모니터링: 사용하지 않는 연결이 과도하게 유지되는지 커넥션 풀 상태를 주기적으로 확인하고, 필요에 따라 풀 크기를 조정합니다.

구현 예시 (Java & JDBC)

다음은 JDBC를 사용하여 예외 발생 시에도 데이터베이스 연결을 안전하게 닫도록 보장하는 finally 블록 활용 예시입니다.


Connection conn = null;
PreparedStatement pstmt = null;
ResultSet rs = null;

try {
 conn = StaticConnectionPool.getConnection();
 String sql = "SELECT * FROM employees WHERE department_id = ?";
 pstmt = conn.prepareStatement(sql);
 pstmt.setInt(1, 10);
 rs = pstmt.executeQuery();

 while (rs.next()) {
 System.out.println(rs.getString("last_name"));
 }

} catch (SQLException e) {
 System.err.println("SQL Exception: " + e.getMessage());
} finally {
 try {
 if (rs != null) rs.close();
 if (pstmt != null) pstmt.close();
 if (conn != null) StaticConnectionPool.releaseConnection(conn);
 } catch (SQLException e) {
 System.err.println("Error closing resources: " + e.getMessage());
 }
}

결론

오라클 데이터베이스 환경에서 연결 스톰을 방지하는 것은 시스템의 안정성과 성능을 유지하는 데 필수적입니다. 위에서 제시된 정적 연결 풀 활용, 로그인 전략 개선, 프로그래밍 방식 세션 누수 방지 등의 전략을 효과적으로 구현하고 모니터링함으로써, 데이터베이스 자원을 효율적으로 관리하고 애플리케이션 성능을 최적화할 수 있습니다.

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