02. 100명의 사용자가 동시에 요청을 하면 서버는 올바르게 처리하는가?

OS	Windows 10 Home 64bit 버전 1903 (OS 빌드 18362.836)
Edit Tool	IntelliJ IDEA 2019.1
FrameWork	Spring Boot
DB	H2
ORM	JPA
Test Tool	JMeter

 

시나리오

1. 한 사이트에 동시 접속자가 100명이라 가정한다.

2. 영화 좌석을 예매하기 위해 100명의 사용자가 한 곳의 자리를 동시에 예매한다고 가정한다.

(밀리초 까지 동일시간으로 맞추려면 어렵기 때문에 JMeter 를 이용하여 비슷하게 맞춰 테스트를 진행)

 

코드

SeatRestController 클래스

import com.example.demo3.seat.application.SeatService;
import com.example.demo3.seat.domain.Seat;
import com.example.demo3.seat.domain.SeatRepository;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
 
import java.net.URI;
import java.net.URISyntaxException;
import java.util.List;
 
@RestController
@RequestMapping("/seats")
public class SeatRestController {
 
    @Autowired
    private SeatRepository seatRepository;
 
    @Autowired
    private SeatService seatService;
 
    @PostMapping()
    public ResponseEntity<?> create(@RequestBody Seat resources) throws URISyntaxException {
 
        System.out.println(resources.toString());
 
        Seat seat = seatRepository.save(seatService.save(Seat.builder()
                .xPos(resources.getXpos())
                .yPos(resources.getYpos())
                .build()
        ));
 
        URI location = new URI("/seats/" + seat.getId());
 
        return ResponseEntity.created(location).body(seat);
    }
 
    @GetMapping()
    public List<Seat> list() {
        return seatRepository.findAll();
    }
}
 

 

Seat 클래스

import lombok.*;
import javax.persistence.*;
 
@Entity
@Getter
@NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PROTECTED)
@ToString
@Table(uniqueConstraints = {
        @UniqueConstraint(columnNames = {"xpos", "ypos"})
})
public class Seat {
 
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
 
    private Long xpos;
 
    private Long ypos;
 
 
    @Builder
    public Seat(Long xPos, Long yPos) {
        this.xpos = xPos;
        this.ypos = yPos;
    }
 
}
 

 

실험 1

이미지 클릭

[첫 번째 실험 결과]

ID 가 1이여야 하는데 3으로 비정상적으로 들어간 모습을 볼 수 있다.

 

 

실험 2

 

이미지 클릭

[두 번째 실험 결과]

정상적으로 1이 들어간 모습

 

 

실험 3

이미지 클릭

[세 번째 실험 결과]

ID가 2로 비정상적으로 들어간 모습

 

 

실험 4

위 실험 1,2,3 은 서버를 재시작하지 않고 값만 바꿔서

JMeter 로 다시 서버에 Post 로 보낼경우

id 값은 100이 증가된 101 부터 시작이 된다.

똑같이 또 보내면 다음 생성되는 ID 값은 201 이상이 된다.

 

이유는 DB에 값이 있는지 체크를 하지않고 seatRepository.save() 메소드를 실행했기 때문이다

Seat 클래스 private Long id 부분에

@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY) 로 주었기 때문에

DB 의 Inert 오류가 발생하기도 전에 같은시간에서의 AUTO_INCREMENT 처리가 빨라

id 값이 증가 된 후에 오류가 발생한다

 

이를 막기위해서는 값 중복체크를 한 후 save() 메소드를 사용하여야 한다.

 

Contoller 에서 하는 일이 아니고 코드가 길어지기때문에

Service 를 추가하여 코드를 분리시킨다.

 

SeatRestController 클래스 (수정)

import com.example.demo3.seat.application.SeatService;
import com.example.demo3.seat.domain.Seat;
import com.example.demo3.seat.domain.SeatRepository;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
 
import java.net.URI;
import java.net.URISyntaxException;
import java.util.List;
 
@RestController
@RequestMapping("/seats")
public class SeatRestController {
 
    @Autowired
    private SeatRepository seatRepository;
 
    @Autowired
    private SeatService seatService;
 
    @PostMapping()
    public ResponseEntity<?> create(@RequestBody Seat resources) throws URISyntaxException {
 
        System.out.println(resources.toString());
 
        Seat seat = seatService.save(resources);
 
        URI location = new URI("/seats/" + seat.getId());
 
        return ResponseEntity.created(location).body(seat);
    }
 
    @GetMapping()
    public List<Seat> list() {
        return seatRepository.findAll();
    }
}
 

 

SeatService 클래스

import com.example.demo3.seat.domain.Seat;
import com.example.demo3.seat.domain.SeatRepository;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
 
@Service
public class SeatService {
 
    private SeatRepository seatRepository;
 
    @Autowired
    public SeatService(SeatRepository seatRepository) {
        this.seatRepository = seatRepository;
    }
 
   public Seat save(Seat resources) {
 
        Seat tempSeat = seatRepository.findByXposAndYpos(resources.getXpos(), resources.getYpos()).orElse(null);
 
        if (tempSeat != null) {
 
            System.out.println(tempSeat.toString());
 
            if (tempSeat.getXpos().equals(resources.getXpos()) && tempSeat.getYpos().equals(resources.getYpos())) {
 
                throw new IllegalArgumentException("값 중복");
            }
        }
 
        Seat seat = Seat.builder()
                .xPos(resources.getXpos())
                .yPos(resources.getYpos())
                .build();
 
        return seatRepository.save(seat);
    }
}
 

실험 4 결과 - 이미지 클릭

 

실험 5

중복체크를 했음에도 불구하고, 실험4 에서는 ID값이 증가되어있다.

 

이번 이유는 DB 에 Insert 문이 들어가기도 전에 

사용자들이 DB를 조회하여 

tempSeat 객체안에는 null (DB에 값이 존재하지않음)이 들어가게 된다.

 

예를들어 사용자 1 ~ 사용자 50 까지 null 로 들어간 경우

seatRepository.save() 메소드가 실행 할 수 있게되어

아까와 같은 문제가 발생되는 것이다.

 

이렇게 증가되는 원인을 본다면 위 그림처럼 생각된다 (필자생각)

 

멀티 쓰레드 환경을 위해 SeatService 클래스 코드를 수정한다

 

SeatService 클래스 (수정)

import com.example.demo3.seat.domain.Seat;
import com.example.demo3.seat.domain.SeatRepository;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
 
@Service
public class SeatService {
 
    private SeatRepository seatRepository;
 
    @Autowired
    public SeatService(SeatRepository seatRepository) {
        this.seatRepository = seatRepository;
    }
 
    synchronized public Seat save(Seat resources) {
 
        Seat tempSeat = seatRepository.findByXposAndYpos(resources.getXpos(), resources.getYpos()).orElse(null);
 
        if (tempSeat != null) {
 
            System.out.println(tempSeat.toString());
 
            if (tempSeat.getXpos().equals(resources.getXpos()) && tempSeat.getYpos().equals(resources.getYpos())) {
 
                throw new IllegalArgumentException("값 중복");
            }
        }
 
        Seat seat = Seat.builder()
                .xPos(resources.getXpos())
                .yPos(resources.getYpos())
                .build();
 
        return seatRepository.save(seat);
    }
}
 

 

실험5 결과 - 이미지 클릭

 

 

synchronized 미적용 - 이미지 클릭

10명의 사용자로 요청했더니 DB 조회 결과 모두 null 로 나왔다

 

synchronized 적용 - 이미지 클릭

적용 후에는 1명의 사용자만이 null 로 나왔으며

나머지 9명의 사용자들에게는 DB 에서 조회 된 값을 반환했다.

 

결론

실제로 사용자들이 밀리초 까지 똑같게 클릭 확률은 적지만,

가끔 11시 특가 할인 상품 100개 판매 같은 이벤트 할 때

지금 시나리오에서는 100명으로 설정 했지만 1000명 ~ 2000명 이상이 클릭 한다면,

이런 문제가 야기될 수 있다고 본다.

 

가장 최악에 상황을 가정한다면, DB에서 unique 설정을 하지 않았고

조회를 통해 중복검사를 하였다면, 

insert 로 들어갈 때 10명의 사용자가 전부 같은 좌석을 예매하게 된다고 볼 수 있다.

 

참고

면접에 갔을 때 6년차 된 개발자도 synchronized 의 동기 비동기의 이론만 알고있고

실제로는 어떻게 사용하는지 모르는 사람을 본 적 있었다