[SQL] Connection Pool이란 무엇인가

이번에 Supabase를 개발하면서, connection pool이 사용량을 넘어서 DB가 과부하로 폭발한 적이 있었다. 

그래서 connection pool을 기본 15에서 30으로 늘렸더니 괜찮아 졌는데...connection pool이 정확하게 뭔지 알아보자.

(자꾸 Connection Poop라고 쓰게됨;)

1. Connection Pool이란

DB Connection이란 애플리케이션과 데이터베이스 서버가 서로 통신할 수 있도록 하는 '연결 통로'이다. DB에 대한 연결 정보를 입력하면, DriveManager 클래스를 이용하여 Connection 객체가 생성된다. 이 통로를 통해 SQL을 보내고 결과를 네트워크로 반환할 수 있다. 보통 Connection 객체 하나가 하나의 트랙잭션 단위를 담당하게 된다. 그런데 DB를 연결할때마다 Connection 객체를 새로 만들면 비효율적이므로 DB Connection Pool에서 관리하게 된다.

커넥션 풀(Connection Pool)은 이러한 데이터베이스와의 연결을 미리 여러개 만들고, 요청이 올 때 마다 연결들을 재사용하도록 관리하는 기술이다. 따라서 데이터베이스 연결의 '캐시'라고 볼 수 있겠다.

 

2. Connection Pool의 원리

각 트랜잭션마다 connection이 있다

DB에 연결하려면 연결 생성 → 쿼리 실행 →  연결 종료의 과정이 필요한데, 연결을 만들고 끊는건 시간과 자원을 많이 잡는 일이다. 그래서 커넥션 풀은 미리 연결을 만들어두고, 필요할 때마다 꺼내 쓰고 끝나면 다시 반환한다.

[서버] --- 요청 ---▶ [Connection Pool] --- 연결 꺼냄 ---> [DB]
                                    │
                                    └--- 연결 반환 ---┘

1. 서버가 DB에 쿼리를 날리고 싶으면 — 풀에서 놀고 있는 연결 객체(=Connection) 객체를 하나 가져옴
2. 쿼리 실행 후 다시 그 연결을 Pool에 반환
3. 연결이 남아 있으면 다음 요청에도 새 연결 생성 없이 재사용 가능

✅ 주요 원리

• 최소 연결(min pool size) : 시작할 때 미리 만들어두는 연결 수
• 최대 연결(max pool size) : 동시에 풀에서 사용할 수 있는 연결 수
• Idle timeout : 일정시간 사용하지 않으면 연결을 정리

즉 풀은 연결을 미리 만들어두고 재활용해서 성능을 높이고, 동시에 너무 많은 연결이 생기는 것을 최대값으로 제한한다. 

설명을 들을수록 이 그림이 그려지는데...?

✅ 개발 중 난 왜 오류가 났었는가

개발을 할 때 backend서버를 종료하지 않거나 API를 요청하는 로직을 주석처리하지 않고 반복하면 컴포넌트가 다시 렌더링 될 때 마다 API요청이 자동으로 날아갈 것이다. 요청이 계속 쌓이면, 기존 인스턴스가 정리되지 않은 채 새로운 인스턴스가 발생해서 서버에서 DB연결을 가져오는 과정도 반복 + 새 DB 커넥션만 생성해서 반환• 종료가 제대로 되지 않을 것이다.

풀에서 사용 가능한 연결수 최대값(max pool size)만큼만 동시 처리가 가능한데, 만약 동시 요청이 몰리거나 연결을 release하지 않고 계속 쌓으면 풀 최대값이 초과하여 Connection Pool Maximize 에러가 발생할 수 있다. 

따라서 요청을 보낼 때 조건을 반드시 달아줘야 한다. 

✅ 개수를 늘렸을 때 서버 오류가 해결되는 이유

기존에 15 → 30으로 늘렸을 때 오류가 해결됬었는데, 특정 순간에 15개의 요청이 몰리다가 16번째 요청부터 연결이 풀에 반납될 때 까지 대기하게 된다. 이 대기시간이 설정된 제한 시간(Timeout)을 초과하게 되면 정상적인 응답을 하지 못했기 때문에 서버 오류가 발생한다.

그러나 30개로 늘리면서 동시에 처리할 수 있는 DB의 한계가 늘어나게 되어 대기 없이 연결을 즉시 할 수 있게 됬고, 연결 부족으로 인한 오류가 사라지게 된 것이다.

 

3. Connection Pool의 장단점

1️⃣ 장점

• 성능 향상 : DB 요청이 많아도 풀에서 연결을 재사용하니까 효율적이고 속도가 빨라진다.
• 리소스 절약 : 서버와 DB 모두 과도한 연결 생성으로 인한 부담은 줄어들게 된다.
• 동시 처리 안정성 : 동시에 너무 많은 요청이 몰려와도 서버가 버틸 수 있다.
• 관리 용이 : 연결 상태 및 사용중, 유후연결 등을 관리하기 편하다.

2️⃣ 단점

• 튜닝 필요 : 풀 크기(최소, 최대), 타임아웃 등을 서비스 특성에 맞게 조정해야 하며, 너무 크면 DB 및 메모리 부하, 너무 작으면 대기시간이 늘어난다.
• 복잡성 증가 : 풀 관리 로직이 추가되어 잘못 설정하거나 Connection객체를 반납하지 않으면 풀 고갈 문제가 발생할 수 있따.

[참고 자료]

https://shuu.tistory.com/130

커넥션 풀이란 (Connection Pool)

https://velog.io/@lilychoi/DB-Connection-Pool-%EC%9D%B4%EB%9E%80

DB Connection Pool 이란

https://steady-coding.tistory.com/564

[데이터베이스] Connection Pool이란?