Spring Boot 성능 최적화
[1] 성능 최적화의 개념과 원칙
인터넷 강의보면서 내용 정리중에 있습니다.
성능 최적화는 필수!
1. 성능 최적화의 개념 및 필요성
1. 성능 최적화의 개념
성능 최적화란, 최소한의 자원으로 최대 성능을 발휘하는 것을 의미합니다. 이는 CPU, 메모리, 네트워크와 같은 시스템 자원을 효율적으로 활용하여 응답 시간을 줄이고 처리량을 증가시키는 데 초점을 맞춥니다.
예를 들어, 도로의 신호체계를 최적화하면 더 많은 차량이 원활하게 이동할 수 있듯이, 애플리케이션도 자원을 효율적으로 관리하면 더 빠르고 안정적인 성능을 제공할 수 있습니다.
2. 성능 지표
- 응답 시간(Response Time): 애플리케이션이 요청을 처리하는 데 걸리는 시간
- 처리량(Throughput): 서버 또는 애플리케이션이 일정 시간 동안 처리할 수 있는 요청의 양
- 자원 사용량(Resource Utilization): CPU, 메모리, 네트워크 등의 자원을 얼마나 효율적으로 사용하는지
자원을 잘 활용하면 더 빠르고 안정적인 서비스를 제공할 수 있습니다.
3. 성능 최적화가 왜 필요한가?
- 사용자 경험 향상: 응답 시간을 줄여 사용자 만족도를 높이고 애플리케이션의 안정성을 확보
- 비용 절감: 최적화된 자원 사용을 통해 인프라 비용 절감, 클라우드 비용 최적화, 서버 증설 비용 감소
- 확장성 확보: 대규모 트래픽을 안정적으로 처리할 수 있도록 확장 가능한 아키텍처 설계
2. 성능 저하의 주요 원인
1. 성능 저하 개요
성능 저하란? 시스템이 기대되는 성능을 제공하지 못하는 상태를 의미합니다. (예: 버튼 클릭 후 반응이 5~10초 이상 걸리는 경우)
2. 성능 저하의 주요 원인
- 비효율적인 코드: 불필요한 반복문, 중복 연산, 메모리 관리 부족, 동기화 문제 등
- 잘못된 아키텍처 설계: 단일 서버 의존, 부적절한 모듈 분리, 데이터 처리 흐름 비효율
- 데이터베이스 성능 문제: 인덱스 미사용, 비효율적인 SQL 쿼리, 과도한 트랜잭션 잠금
- 리소스 경합 (Contention): CPU, 메모리, 네트워크 자원의 과도한 사용
- 블로킹 I/O와 비동기 처리 부족: 비효율적인 네트워크 요청 처리
- 메모리 누수: GC 과부하, OOM 발생, JVM Heap 관리 부족
- 네트워크 병목: 대용량 데이터 전송, HTTP 요청 과다, CDN 미사용
- 서버 설정 미비: JVM 옵션 설정 부족, 스레드 풀 미조정, 로드 밸런서 설정 오류
- 캐시 미사용 또는 잘못된 캐시 설정: TTL 오류, 캐시 불일치 문제
- 과도한 로깅: 디버그 로그 활성화, 동기식 로깅, 디스크 용량 소모
- 외부 서비스 의존성: API 호출 지연, 네트워크 장애, Circuit Breaker 미사용
3. 자바 및 스프링 부트 어플리케이션 성능 최적화 포인트
1. JVM 메모리 관리 및 GC 튜닝
- Heap 메모리 크기 최적화 (-Xms, -Xmx 설정)
- 적절한 GC 알고리즘 선택 (G1 GC, ZGC 등)
- GC 로그 분석을 통한 메모리 누수 방지
2. 멀티스레드 및 동시성 처리
- 스레드 풀 크기 조정 (Executor Service, Fork Join Pool 활용)
- 비동기 처리 (CompletableFuture, 병렬 스트림 사용)
- 락 최소화를 통한 동기화 문제 해결
3. 네트워크 성능 최적화
- HTTP Keep-Alive 설정을 통한 연결 유지
- GZIP 압축을 활용한 데이터 전송 최적화
- 비동기 I/O (NIO, Netty 활용)
4. 성능 최적화 프로세스
1. 성능 최적화 프로세스
성능 문제 진단 → 성능 목표 설정 → 해결책 시도 → 성능 테스트 및 분석 → 반복적인 튜닝
2. 성능 문제 진단
- 모니터링 도구 활용 (VisualVM, JConsole, Spring Boot Actuator)
- 병목 지점 분석 (CPU 사용량, 메모리 사용량, 스레드 상태 파악)
3. 지속적인 모니터링 및 튜닝
- 성능 모니터링 유지
- 새로운 문제 발생 시 추가 최적화
- 주기적인 성능 점검 및 개선
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