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연결 풀

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1. 개요

연결 풀은 데이터베이스 연결을 효율적으로 관리하기 위한 기술로, 연결 제한, 인증 방법, 네트워크 지연 시간, 암호화 요구 사항 및 DNS 설정과 같은 요인에 따라 효율성이 영향을 받는다. 클라우드 환경에서는 AWS와 Azure에서 연결 풀 관리가 중요하며, 각 플랫폼의 특성에 따라 다양한 연결 풀링 전략이 사용된다. IBM DB2, Microsoft SQL Server, Oracle, MySQL, PostgreSQL 등 여러 데이터베이스 시스템에서 연결 풀을 지원한다.

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연결 풀
데이터베이스 연결 관리
유형소프트웨어 디자인 패턴
관련 패턴자원 풀링
객체 풀
설명
목적데이터베이스 연결 생성 및 관리 비용 최적화
작동 방식미리 연결된 연결들을 풀에 저장하고 재사용
장점애플리케이션 성능 향상
데이터베이스 서버 부하 감소
연결 관리 효율성 증대
특징
연결 유지풀에 있는 연결은 필요할 때 즉시 사용 가능
연결 제한풀 크기를 제한하여 데이터베이스 과부하 방지
연결 재사용연결을 닫는 대신 풀에 반환하여 재사용
활용
사용 예시웹 애플리케이션
엔터프라이즈 애플리케이션
데이터베이스 중심 애플리케이션
적용 기술JDBC
JNDI
ORM 프레임워크
장단점
장점데이터베이스 응답 시간 단축
애플리케이션 처리량 증가
데이터베이스 연결 관리 오버헤드 감소
단점초기 설정 복잡성 증가
연결 누수 문제 발생 가능성
풀 관리 및 모니터링 필요
추가 정보
주의 사항풀 크기 적절하게 설정
유휴 연결 관리
연결 유효성 검사
참고 자료관계형 (SQL) 데이터베이스와 DynamoDB 접근 방식의 차이점
Azure Cosmos DB for NoSQL의 페이지네이션

2. 연결 풀의 효율성

연결 풀의 효율성은 여러 요인에 의해 영향을 받는다.[6][7] 효율적인 연결 풀 관리는 성능, 확장성 및 리소스 활용을 최적화하는 데 매우 중요하다. 연결 풀을 지원하는 데이터베이스로는 IBM DB2,[15] 마이크로소프트 SQL 서버,[16] 오라클,[17] MySQL,[18], PostgreSQL[19] 등이 있다.

2. 1. 연결 제한 및 과잉 프로비저닝

데이터베이스 환경에서 연결 제한은 일반적으로 서비스 계층 또는 리소스 구성에 의해 결정된다. Azure SQL 데이터베이스는 선택한 계층에 따라 연결 제한을 정의하고, Azure SQL Managed Instance는 CPU, 메모리 또는 vCore와 같은 할당된 리소스에 따라 제한을 적용한다. 연결 풀 구성이 이러한 제한을 초과하면 연결 거부, 조절 또는 성능 저하와 같은 문제가 발생할 수 있다.

과다하게 프로비저닝된 연결 풀은 서버가 과도한 동시 연결을 관리하느라 고군분투하면서 상당한 리소스 경합을 유발할 수 있다. 과잉 프로비저닝된 풀은 서버 리소스를 압도하여 대기 시간을 증가시키고 시스템 성능을 저하시킬 수 있다.

2. 2. 인증 방법

Azure AD 인증과 같은 토큰 기반 인증 메커니즘은 토큰 만료로 인해 연결 풀링에 영향을 줄 수 있다. 만료된 토큰은 풀 내의 연결을 무효화하여 재사용을 방해한다. 이러한 현상은 클라우드 기반 및 온-프레미스 데이터베이스 시스템 모두에서 관찰된다.

2. 3. 네트워크 지연 시간 및 엔드포인트

연결 풀의 효율성은 네트워크 지연 시간과 엔드포인트 구성에 영향을 받을 수 있다. 클라우드 호스팅 데이터베이스에서 일반적으로 사용되는 공용 엔드포인트는 개인 또는 직접 연결에 비해 더 높은 지연 시간을 유발하는 경우가 많다. 클라우드 네이티브 애플리케이션과 같이 동적 IP 주소 지정이 포함된 환경에서는 방화벽 규칙이 변경되는 IP 주소와 동기화되지 않으면 연결 재사용에 지장이 발생할 수 있다.

2. 4. 암호화 요구 사항

TLS영어/SSL영어 암호화를 적용하는 데이터베이스는 클라우드 및 온-프레미스 환경 모두에서 암호화 설정과 연결 구성을 일치시켜야 한다. 예를 들어, 연결 문자열에 암호화 매개변수가 없으면 연결 실패가 발생하여 풀이 비효율적으로 될 수 있다.[1]

2. 5. DNS 확인

프라이빗 엔드포인트와 사용자 지정 DNS 구성은 연결 풀링에 어려움을 야기할 수 있다. 일관성이 없거나 잘못 구성된 DNS 설정은 연결 설정 지연 또는 차단을 유발하여 연결 재사용의 성능과 효율성에 영향을 미칠 수 있다. 이는 하이브리드 또는 프라이빗 클라우드 환경에서 특히 두드러진다.

3. 클라우드 환경에서의 연결 풀

현대적인 클라우드 아키텍처에서 효과적인 연결 풀 관리는 성능, 확장성 및 리소스 활용을 최적화하는 데 매우 중요하다. 연결을 부적절하게 처리하면 병목 현상과 운영 비효율성이 발생할 수 있다.

데이터베이스 환경에서 연결 제한은 일반적으로 서비스 계층 또는 리소스 구성에 의해 결정된다. 예를 들어, Azure SQL 데이터베이스는 선택한 계층에 따라 연결 제한을 정의하고, Azure SQL Managed Instance는 CPU, 메모리 또는 vCore와 같은 할당된 리소스에 따라 제한을 적용한다. 연결 풀 구성이 이러한 제한을 초과하면 연결 거부, 조절 또는 성능 저하와 같은 문제가 발생할 수 있다.

과다하게 프로비저닝된 연결 풀은 서버가 과도한 동시 연결을 관리하느라 리소스 경합을 유발할 수 있다. 유휴 연결은 NAT 타임아웃, 연결 끊김, 세션 무효화, 트랜잭션 타임아웃 등으로 인해 문제가 발생하여 재연결을 유발하고 성능을 저하시킬 수 있다. 데이터베이스 연결을 최적화하려면 연결 풀 구성을 데이터베이스 용량 및 애플리케이션의 워크로드에 맞추어 효율적인 연결 재사용을 보장하고, 연결 가용성과 리소스 활용 간의 균형을 유지해야 한다.

3. 1. 아마존 웹 서비스 (AWS)

AWS에서는 컴퓨팅 플랫폼에 따라 연결 풀 동작이 달라진다.

  • '''함수형 컴퓨팅''': AWS 람다는 호출당 새로운 데이터베이스 연결을 생성하므로, 관리되지 않으면 높은 동시성에서 연결 폭풍을 일으킬 수 있다. Amazon RDS 프록시와 같은 솔루션이 연결을 효율적으로 풀링하는 데 도움이 된다.
  • '''컨테이너화된 환경''': Amazon ECS(Elastic Container Service) 컨테이너는 수명 주기 동안 열린 데이터베이스 연결을 유지한다. 연결 풀링 메커니즘(예: HikariCP, pgbouncer)이 없으면 유휴 또는 과도한 연결이 데이터베이스 리소스를 소모할 수 있다.
  • '''가상 머신 기반 환경''': AWS EC2 인스턴스는 인스턴스 수에 따라 연결 수요를 확장한다. 데이터베이스 제한을 초과하지 않도록 연결 풀 매개변수를 수동 또는 자동으로 조정하는 것이 필수적이다.


현대적인 클라우드 데이터베이스는 연결 풀링 문제를 완화하기 위한 고급 솔루션을 제공한다.

  • AWS 오로라 서버리스 v2: 동적으로 연결을 확장하고 수동 연결 풀링의 필요성을 추상화하여 예측할 수 없는 워크로드에 이상적이다.
  • AWS 다이나모DB: 무상태 NoSQL 데이터베이스는 기존의 연결 풀링을 제거하여 본질적으로 확장 가능하고 서버리스 친화적이다.

3. 2. 마이크로소프트 애저 (Microsoft Azure)

Azure SQL Database, Azure SQL Managed Instance 및 가상 머신(VM)의 SQL Server는 ADO.NET 및 JDBC와 같은 라이브러리에 의해 구현된 클라이언트 측 연결 풀링에 의존한다. 데이터베이스 엔진은 풀링을 관리하지 않으며, 이는 전적으로 클라이언트 수준에서 처리된다. Azure SQL Database의 서비스 계층 제한 및 Managed Instance의 리소스 제약 조건을 포함한 환경적 요인이 풀링 성능에 간접적으로 영향을 미칠 수 있다.[11][12]

Azure Cosmos DB에서 연결 풀은 데이터베이스 서비스 자체가 아닌 SDK 수준에서 관리된다. .NET, Java 및 Python과 같은 SDK는 데이터베이스 엔드포인트에 대한 HTTP 연결을 재사용하여 리소스 사용량과 성능을 최적화하기 위해 연결 풀을 구현한다. 이 기능은 프로비저닝된 처리량 및 서버리스 모델을 포함한 모든 Cosmos DB 계정 유형에 적용된다. Cosmos DB의 상태 비저장, HTTP 기반 아키텍처는 기존 연결 풀 메커니즘과 일반적으로 관련된 제한 없이 확장 가능하고 동시적인 작업을 용이하게 한다.

4. 데이터베이스 지원

IBM DB2, 마이크로소프트 SQL 서버, 오라클, MySQL, PostgreSQL 등이 연결 풀을 지원한다.[15][16][17][18][19]

참조

[1] 서적 Database Programming with JDBC and Java
[2] 서적 WebLogic The Definitive Guide
[3] 서적 Seven Databases in Seven Weeks: A Guide to Modern Databases and the NoSQL Movement
[4] 웹사이트 Differences in accessing a relational (SQL) database and DynamoDB https://docs.aws.ama[...]
[5] 웹사이트 Pagination in Azure Cosmos DB for NoSQL https://learn.micros[...]
[6] 서적 R2DBC Revealed: Reactive Relational Database Connectivity for Java and JVM
[7] 서적 Pro .NET Performance: Optimize Your C# Applications (Expert's Voice in .NET)
[8] 서적 Engineering Resilient Systems on AWS
[9] 서적 Serverless Architectures on AWS, Second Edition
[10] 서적 Developing Modern Database Applications with PostgreSQL: Use the highly available and object-relational PostgreSQL to build scalable and reliable apps
[11] 서적 Microsoft SQL Azure Enterprise Application Development
[12] 서적 Cloud Data Design, Orchestration, and Management Using Microsoft Azure: Master and Design a Solution Leveraging the Azure Data Platform
[13] 서적 Cosmos DB for MongoDB Developers: Migrating to Azure Cosmos DB and Using the MongoDB API
[14] 웹인용 연결 풀 https://terms.naver.[...] 한국정보통신기술협회 2018-02-18
[15] 문서 IBM Connection Pooling Support http://publib.boulde[...]
[16] 문서 SQL Server Connection Pooling (ADO.NET) http://msdn.microsof[...]
[17] 문서 OCI Driver Connection Pooling http://download.orac[...]
[18] 문서 MySQL Connection Pooling http://dev.mysql.com[...]
[19] 문서 PostgreSQL Replication, Clustering and Connection Pooling http://wiki.postgres[...]



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