커넥션 풀(Spring Boot, HikariCP)

개요

Spring Boot 개발을 하다보면 application.yaml을 아래와 같이 설정하여 DB와 연결을 한다.

spring:
  application:
    name: backend-basics-for-juniors
    
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/${DB_NAME}
    username: ${DB_USERNAME}
    password: ${DB_PASSWORD}
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    
    hikari:
      maximum-pool-size: 10
      minimum-idle: 2
      connection-timeout: 30000

여기 보이는 hikari는 HikariCP(히카리 커넥션 풀)을 의미하는데, HikariCP는 JDBC 커넥션 풀 구현체이다. build.gradle을 보면implementation 'org.springframework.boot:spring-boot-starter-jdbc' 와 같은 코드가 있을텐데 spring-boot-starter-jdbc 를 쓰면 HikariCP가 기본 커넥션 풀로 자동 적용된다.

 

커넥션 풀이란?

커넥션 풀이란 DB에 연결된 커넥션을 미리 생성해서 보관하는 것이다. 우리가 DB를 사용하려면 DB에 연결하고, 쿼리를 실행한 후 연결을 종료하는데, 이 연결을 미리 만들어둔다고 생각하면 된다. 커넥션을 미리 만들어두면 애플리케이션은 DB작업이 필요할 때 만들어져있는 커넥션을 사용하고, 쿼리 수행이 끝나면 커넥션풀에 커넥션을 반환한다. 이를 통해 응답시간을 줄이는 것이다.

커넥션 풀에는 여러가지 설정을 적용할 수 있다. 커넥션 풀 크기, 커넥션 대기시간, 커넥션 유지시간 등.. 많은 설정이 가능하고 각 값들을 적절하게 설정하여 성능을 향상시킬 수 있다.

 

커넥션 풀 설정값

HikariCP의 설정값은 HikariCP의 레포지토리에서 확인할 수 있다.

Every property is optional, except for the "essentials" marked below.

HikariCP에 의하면 dataSourceClassName 혹은 jdbcUrl, username, password만 명시하면 다른 설정값은 모두 옵션이라고 한다.

아래는 HikariCP의 설정값 중 필수값과 유용한 설정들을 정리한 것이다.

필수 값	설명	예시 값
dataSourceClassName(또는 jdbcUrl사용)	JDBC driver 마다 명시되어 있는 Datasource class 이름	org.h2.jdbcx.JdbcDataSource
jdbcUrl(또는 dataSourceClassName 사용)	jdbc 드라이버가 데이터베이스에 연결할 때 사용하는 URL	jdbc:mysql://localhost:3306/testdb
username	DB 연결 시 사용되는 username	username
password	DB 연결 시 사용되는 password	password
유용한 설정	설명	예시 값
autoCommit	auto commit 여부(기본값 true)	true/false
connectionTimeout	커넥션 풀에서 커넥션을 얻지 못했을 때 기다릴 시간(기본값: 30000(30초))	30000
idleTimeout	커넥션이 사용되지 않았을 때 커넥션에 머무는 최대 시간 0으로 설정 시 커넥션이 오랜 시간 사용되지 않아도 제거되지 않음.(기본값: 6000000(10분)	600000
keepaliveTime	유후(idle)상태인 커넥션에 ping을 보내고, 해당 커넥션이 죽은 것으로 판단되면 새 커넥션으로 교체(기본값: 120000(2분))	120000
maxLifetime	커넥션의 최대 생존 시간 ⚠️DB나 네트워크에서 설정된 커넥션 최대 유지 시간보다 조금 짧게 설정할 것 권고. (기본값: 1800000(30분))	1800000
minimumIdle	최소 유휴(idle)커넥션 수(기본값: maximumPoolSize값과 동일)	10
maximumPoolSize	커넥션 풀에 존재하는 커넥션의 최대 수(기본값: 10)	10

위 설정값들을 서비스 성격에 따라 적절하게 설정하면 된다. 예를들어 connectionTimeout은 커넥션 풀에서 커넥션을 얻지 못했을 때 몇초까지 기다릴 것인지를 나타내는 값인데, 기본값은 30초이다. 즉 최악의 경우 30초를 기다리고 쿼리가 실행된다는 것인데 빠른 응답이 요구되는 서비스라면 해당 값을 줄이는 것이 좋다. 또 많은 트래픽이 몰리는 서비스의 경우에도 connectionTimeout을 짧게 설정하고 커넥션을 가져오지 못했을 때 빠르게 에러를 응답하는 것이 좋다. 이미 대기중인 요청이 많은데 기다리던 사용자가 재요청을 보낸다면 대기중인 요청 건수가 걷잡을 수 없이 늘어나기 때문이다.

또 maxLifetime과 idleTimeout도 얼핏 비슷해보이지만 적용 대상과 그 용도가 다르다. maxLifetime은 커넥션의 최대 생존 시간이다. 유휴(idle)상태와 사용중인 상태의 커넥션에 모두 적용되지만 사용중인 커넥션을 제거하지는 않는다. 예를들어 maxLifetime이 30분으로 적용되어있을 때 생성된지 30분이 다 되어가는 커넥션이 쿼리 수행 중 30분이 된다고 해도 해당 커넥션을 제거하지 않는다. 이후 작업이 끝나면 해당 커넥션이 제거된다. 이 설정값의 목적은 DB에 클라이언트와 일정 시간 상호작용이 없다면 자동으로 연결을 끊는 기능이 있기 때문이다. 즉 DB쪽에서는 연결을 끊었는데, 해당 커넥션이 계속 풀에 남아있다가 클라이언트가 해당 커넥션을 사용하려고 하면 에러가 발생할 것이다. 그렇기에 HikariCP에서는 DB나 네트워크에서 설정된 커넥션 최대 유지 시간보다 조금 짧게 설정할 것을 권고하고 있다.

idleTimeout은 유휴(idle)상태의 커넥션에 대해서만 적용된다. 예를들어 오전에 트래픽이 많이 몰려서 10개의 커넥션이 생성되었지만 오후에 트래픽이 떨어졌다고 가정하자. 이 경우 10개의 커넥션을 모두 커넥션풀에 유지하고 있을 필요가 없다. 그래서 일정 시간 이상 유휴(idle)상태인 커넥션은 불필요하다고 생각하고 제거하는 것이다.

 

코드 실습

아래 테스트 코드를 통해 커넥션 풀에 대한 설정값을 바꿔가며 여러 상황을 테스트할 수 있다. 이 코드는 커넥션 풀 크기 제한을 2로 설정하고, 그 이상으로 커넥션을 가져오려는 코드이다. 에러가 발생해야 테스트가 통과된다.

참고로 JdpcTemplate나 JPA를 사용하면 커넥션을 얻거나 닫는 것은 내부적으로 관리해주기 때문에 직접 할 필요가 없다.

package com.backend.backendbasicsforjuniors.ch01.connectionPool;

import static org.assertj.core.api.Assertions.assertThat;

import com.zaxxer.hikari.HikariConfig;
import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.boot.test.autoconfigure.jdbc.JdbcTest;

@JdbcTest
class UserRepositoryTest {
    HikariConfig config = new HikariConfig();

    @BeforeEach
    void setUp() {
        config.setJdbcUrl("jdbc:h2:mem:testdb"); // H2 인메모리
        config.setUsername("sa");
        config.setPassword("");
        config.setMaximumPoolSize(2); // 풀 크기 제한
        config.setConnectionTimeout(500); // 0.5초로 짧게 설정
    }

    @Test
    @DisplayName("커넥션 풀 개수 이상으로 요청 가져오기")
    void testMaximumPoolSize() throws SQLException {
        try (HikariDataSource dataSource = new HikariDataSource(config)) {
            // 커넥션 여러 개 동시에 가져오기
            Connection conn1 = dataSource.getConnection();
            Connection conn2 = dataSource.getConnection();

            assertThat(conn1).isNotNull();
            assertThat(conn2).isNotNull();

            // 최대 풀을 넘는 커넥션 요청 → timeout 발생 확인
            Exception exception = null;
            try {
                dataSource.getConnection(); // 3번째 커넥션
            } catch (SQLException e) {
                exception = e;
            }
            System.out.println(exception);
            assertThat(exception).isNotNull(); // timeout 예외 확인
        }
    }

}