[Spring] Web Server와 WAS(Web Application Server)

Spring 공부를 하던 중, Spring은 Tomcat이라는 WAS(Web Application Server) 위에서 동작한다는 사실을 알게 되었다.
내가 Django 프로젝트를 할 때 알던 Web Server는 Nginx 인데, ‘Nginx와 Tomcat 둘다 Web Server 아니야?’, ‘Web Server와 WAS는 다른건가?’, ‘둘이 어떤 역할을 하는거지?’와 같은 생각이 들고, 알고 사용해야 그 기술 스택이 내 것이 된다는 생각에 이 내용에 대해 자세히 알아보고자 한다.

Web Server

Web Server의 정의를 찾아보면 여러가지 자료가 나온다.

Wikipedia

A web server is computer software and underlying hardware that accepts requests via HTTP (the network protocol created to distribute web content) or its secure variant HTTPS.

즉, Web Server는 HTTP또는 HTTPS를 통해 request를 수락하는 컴퓨터 소프트웨어 및 하드웨어이다.
이 설명만 보고는 무엇인지 감이 오질 않는다. 다음 설명을 보자

MDN Web Docs

The term web server can refer to hardware or software, or both of them working together.

• Hardware Side
  
  • A web server is a computer that stores web server software and a website’s component files (for example, HTML documents, images, CSS stylesheets, and JavaScript files)
    
  • A web server connects to the Internet and supports physical data interchange with other devices connected to the web.
    
• Software Side
  
  • A web server includes several parts that control how web users access hosted files.
    
  • At a minimum, this is an HTTP server
    
• What is HTTP server?
  • An HTTP server is software that understands URLs (web addresses) and HTTP (the protocol your browser uses to view webpages)
    
  • An HTTP server can be accessed through the domain names of the websites it stores, and it delivers the content of these hosted websites to the end user’s device.
    

Web Server software와 website의 컴포넌트 파일들이 저장되어있는 물리적인 곳을 Web Server의 hardware side라고 표현한다.
즉, 이는 흔히 사용하는 데스크탑일수도 있고, 클라우드 서버일 수도 있는 것이다.
여기서 중요한것은 이 hardware는 internet과 연결되어 있고, 다른 device들과 물리적인 데이터 교환을 할 수 있어야 한다.

Software 측면에서 web server는 web user가 hosted files에 access하는 여러 부분들을 포함하고 있는 것이다.
웹 브라우저(보통 client라고 표현)에서 HTTP를 통해 hardware에 저장된 파일들을 접근하기 위해 일련의 소프트웨어(HTTP Server)를 포함하는 것이 Web Server인 것이다.

아래 그림과 같이 이해해보자.

1. Web Browser에서 web server에 호스트 되고 있는 파일중 필요한 파일이 있으면 HTTP를 통해 file request를 보낸다.
   
2. HTTP Server가 이 request를 받으면 필요한 파일을 찾고, HTTP를 통해 browser로 이 파일을 보낸다.
   

이 사이트에서의 Web Server의 정의와 동작을 요약하자면 다음과 같다.

• Web Server는 하드웨어와 소프트웨어 측면으로 나뉜다.
  
  • 하드웨어 측면에서는 웹서버 소프트웨어와 파일들을 저장하는 일종의 컴퓨터이다.
    
  • 소프트웨어 측면에서는 Browser가 보낸 request를 받아 처리하는 역할을 하는데, 이 역할은 HTTP Server가 수행한다.
    HTTP Server는 Browser가 HTTP request를 보내면 이를 받고, 필요한 파일들을 Web Server hardware에서 찾아 이를 Browser로 보내는 역할을 하는 것이다.
    

이 모든 내용을 통합하여 포괄적으로 정리하면 다음과 같이 정의할 수 있다.

Web Server란 Web Browser의 HTTP request에 대한 response로 HTML, file, image, video와 같은 static content를 제공하는 server이다.

여기까지는 가장 기초적인 Web Server의 개념이다.

WAS(Web Application Server) or Application Server

한국에서는 WAS로 많이 불리지만, 구글에 Web Application Server로 검색해보면 영어권에서는 Application Server로 용어를 사용하는 것을 볼 수 있다.
이 포스팅에서는 Web Application Server로 term을 통일하도록 하겠다.

Wikipedia

An application server is a server that hosts applications or software that delivers a business application through a communication protocol.

WAS는 communication protocol을 통해 business application을 제공하는 소프트웨어이다.
Web Server에서는 HTTP로 protocol이 국한되었지만, WAS에서는 다른 protocol도 사용한다.
역시나 Wikipedia 설명은 불친절하다. 다음 설명을 보자.

IBM Docs

An application server typically can deliver web content too, but its primary job is to enable interaction between end-user clients and server-side application code—the code representing what is often called business logic—to generate and deliver dynamic content, such as transaction results, decision support, or real-time analytics

WAS는 web content도 제공하지만, 주요 작업은 client와 application code(business logic)간의 상호 작용을 활성화하여 dynamic content를 생성하고 전달하는 것이다.
여기서 dynamic content란 request가 발생할 때 서버에서 동적으로 생성되거나, client측에서 runtime에 변경되는 컨텐츠이다.
dynamic content에 대해 우리가 아는 쉬운 예시를 들면, 흔히 웹 개발에 입문할때 javascript로 만들어보는, 버튼을 누르면 숫자가 증가하는 웹 컨텐츠가 dynamic content이다.

Web Server에서는 client의 request에 따라 static content를 제공했다면, WAS에서는 dynamic content를 제공한다!
다만 이때 사용하는 protocol의 종류는 HTTP일수도 있고, 다른 protocol일 수도 있다.
WAS의 예시에는 Apache Tomcat, JBoss등이 있는데, Spring boot에서 사용되는 Apache Tomcat과 Java 개발 환경에서 사용하는 application server의 구조에 대해서는 다른 포스트에서 작성하도록 하겠다.

WAS란 dynamic content를 생성하는 buisness logic을 처리하기 위한 server이다.

Nginx

Nginx는 Web Server이다.
Nginx에서 Web Server의 정의를 한번 살펴보자.

A web server stores and delivers the content for a website – such as text, images, video, and application data – to clients that request it.

• The most common type of client is a web browser program, which requests data from your website when a user clicks on a link or downloads a document on a page displayed in the browser.
• A web server communicates with a web browser using the Hypertext Transfer Protocol (HTTP).
• The content of most web pages is encoded in Hypertext Markup Language (HTML).
• The content can be static (for example, text and images) or dynamic (for example, a computed price or the list of items a customer has marked for purchase).
  • To deliver dynamic content, most web servers support server‑side scripting languages to encode business logic into the communication.
  • Commonly supported languages include Active Server Pages (ASP), Javascript, PHP, Python, and Ruby.

Web Server 파트에서 설명하는 내용과 거의 흡사하지만, static과 dynamic에 관한 내용이 추가되었다.

• static content는 text, image같은 file이고 이는 웹 서버가 HTTP Server를 통해 제공하는 파일들이다.
  
  • 조금 더 자세히 정의하자면, 미리 생성된 HTML 파일, image, style sheet등과 같이 request 시점에 변하지 않는 컨텐츠이다.
    
• dynamic content는 request가 발생할 때 서버에서 동적으로 생성되거나, client측에서 runtime에 변경되는 컨텐츠이다.
  

그러면 질문이 생긴다.

• “위에서 설명한 것은 HTTP Server가 HTTP request를 받고 필요한 파일들을 찾아 Web Browser로 보내는 것이 Web Server라고 하셨는데, 여기에 dynamic content 관련한 내용은 없잖아요?”
  
• “dynamic content를 제공하려면 이를 수행할 수 있는 무언가가 더 있어야 하는것 아닌가요?”
  

맞다.
사실 근본적인 정의로는 Web Server는 static content를 전달하고, Application Server(또는 WAS, Web Application Server)가 동적인 응답을 생성하고 비즈니스 로직을 수행한다.
“그러면 Nginx는 Application Server 아닌가요?”
맞는 말이긴 하지만, 기본적으로 Nginx는 Web Server라고 불린다.
그 이유는 Nginx는 static content를 사용하는데에 의도되었기 때문이다.
그러나 Nginx는 로드 밸런서, reverse proxy, http cache 등의 역할도 할 수 있다.
또한 dynamic content를 제공하기 위해 business logic을 작성하는 script 언어(Javascript, PHP, Ruby)를 지원한다.
그렇기에 Django는 Nginx만 사용하더라도 구동 가능하다. 다만 session, cookie, routing등의 기능을 수행하는 middleware가 없게 된다.

Tomcat

다른 포스팅에서 자세히 설명하겠지만,
Spring의 경우, 내장되어있는 Tomcat은 application server로(완전한 application server라기에는 부족한 부분이 있음) servlet container를 포함하고 있다.
여기서 container란 JSP, Servlet을 실행시킬 수 있는 소프트웨어이다. 즉, dynamic content를 제공하기 위한 business logic을 이 부분에서 처리한다.

그러면 business logic을 servlet container에서 처리하는 것은 알겠는데, 어떻게 HTTP request를 받아서 web server처럼 동작할까?
Tomcat에 servlet container는 Catalina라는 이름을 가지고 있고, Coyote라는 connector를 가지고 있다.
이 connector는 HTTP를 지원하는데, 이를 통해 Catalina는 servlet 및 JSP를 실행하는 기능 외에도 독립형 web server로 동작할 수 있다.

출처

What Is a Web Server?
What Is an Application Server vs. a Web Server?
웹 애플리케이션 서버
Application server
The HTTP Connector
Web server vs. application server
[Web] Web Server와 WAS의 차이와 웹 서비스 구조
Nginx와 Gunicorn 둘 중 하나만 써도 될까?