# Apache Tomcat

## 1. 개요
Apache Tomcat은 Apache Software Foundation에서 개발한 오픈 소스 Java Servlet 컨테이너이자 Java Servlet, JavaServer Pages(JSP), Java WebSocket 기술을 구현한 웹 애플리케이션 서버(WAS, Web Application Server)이다.

Tomcat은 단순한 웹 서버(Web Server)를 넘어, Java 기반의 동적 콘텐츠를 생성하고 처리할 수 있는 환경을 제공한다. 특히 Java EE(Enterprise Edition)의 웹 계층 표준인 서블릿 컨테이너 역할을 수행하여, 개발자가 작성한 Java 코드가 HTTP 요청에 따라 실행되고 그 결과가 클라이언트에게 전달될 수 있도록 관리한다.

## 2. 주요 특징 및 아키텍처

### 2.1 내부 동작 원리
Tomcat의 들어오면 다음과 같은 흐름으로 처리된다.

**[요청 처리 흐름도]**
`Client` $\rightarrow$ `Connector (Thread Pool)` $\rightarrow$ `Engine` $\rightarrow$ `Host` $\rightarrow$ `Context` $\rightarrow$ `Servlet/JSP` $\rightarrow$ `Response`

1.  **Connector**: 특정 포트(기본 8080)를 통해 들어오는 TCP/IP 연결을 수신하고 HTTP 프로토콜을 해석하여 내부 요청 객체로 변환한다. 특히 Connector는 **Thread Pool**을 관리하며, 요청이 들어오면 가용한 스레드에 할당하여 처리함으로써 효율적인 동시성 제어를 수행한다.
2.  **Engine**: Tomcat의 최상위 컨테이너로, 모든 요청을 처리하는 진입점이다. 요청된 호스트 이름을 확인하여 적절한 Host로 전달한다.
3.  **Host**: 가상 호스트(Virtual Host)를 정의한다. 하나의 Tomcat 인스턴스에서 여러 개의 도메인을 운영할 때 사용된다.
4.  **Context**: 개별 웹 애플리케이션 단위를 의미한다. 요청된 URL 경로(Context Path)에 따라 해당 애플리케이션의 서블릿이나 JSP로 요청을 라우팅한다.

### 2.2 Web Server vs WAS 비교
Tomcat은 웹 서버의 기능과 WAS의 기능을 모두 가지고 있으나, 전통적인 웹 서버(Apache HTTP Server, Nginx 등)와는 목적이 다르다.

| 구분 | Web Server (웹 서버) | WAS (Web Application Server) |
| :--- | :--- | :--- |
| **주요 역할** | 정적 콘텐츠(HTML, CSS, Image) 제공 | 동적 콘텐츠(DB 조회, 비즈니스 로직) 처리 |
| **처리 방식** | 파일 시스템에서 파일을 읽어 그대로 응답 | 프로그램 실행 후 결과물을 HTML로 생성하여 응답 |
| **예시** | Nginx, Apache HTTP Server | Apache Tomcat, JBoss, WildFly |
| **특징** | 가볍고 빠르며 정적 파일 처리에 최적화 | 서블릿 컨테이너를 포함하며 비즈니스 로직 수행 가능 |

## 3. 핵심 구성 요소

### 3.1 서블릿(Servlet) 처리 방식
서블릿은 서버 측에서 실행되는 Java 클래스로, HTTP 요청을 처리하고 응답을 생성하는 역할을 한다. Tomcat은 서블릿의 생명주기(Life Cycle)를 관리하며, 요청이 들어오면 `init()` $\rightarrow$ `service()` $\rightarrow$ `destroy()` 순으로 메서드를 호출한다. 이때 `service()` 메서드는 요청 방식(HTTP Method)에 따라 `doGet()`, `doPost()`, `doPut()`, `doDelete()` 등 실제 비즈니스 로직을 처리하는 메서드를 호출하여 응답을 생성한다.

### 3.2 JSP(JavaServer Pages) 처리 메커니즘
JSP는 HTML 코드 내에 Java 코드를 삽입하여 동적 페이지를 생성하는 기술이다. Tomcat은 JSP 파일을 다음과 같은 단계로 처리한다.
1.  **변환(Translation)**: `.jsp` 파일을 `.java` 서블릿 소스 코드로 변환한다.
2.  **컴파일(Compilation)**: 변환된 `.java` 파일을 `.class` 바이트코드로 컴파일한다.
3.  **실행(Execution)**: 컴파일된 서블릿 클래스를 메모리에 로드하여 실행하고 결과를 HTML로 출력한다.

## 4. 설치 및 기본 설정

### 4.1 설치 요구사항
Tomcat을 실행하기 위해서는 반드시 **JDK(Java Development Kit)**가 설치되어 있어야 하며, `JAVA_HOME` 환경 변수가 설정되어 있어야 한다.

### 4.2 주요 설정 파일
*   **`server.xml`**: 서버의 전체적인 구조, 포트 설정, 가상 호스트, 커넥터 설정을 담당하는 핵심 파일이다.
*   **`web.xml`**: 웹 애플리케이션의 배포 서술자(Deployment Descriptor)로, 서블릿 매핑, 필터 설정, 세션 타임아웃 등을 정의한다.

### 4.3 설정 예시 (XML)
포트 번호를 8080에서 80으로 변경하고, 특정 경로의 컨텍스트를 설정하는 예시는 다음과 같다.

```xml
<!-- server.xml 예시 -->
<Service name="Catalina">
    <!-- HTTP 포트를 80으로 변경 -->
    <Connector port="80" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" />

    <Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
        <!-- 특정 경로(/myapp)를 실제 물리적 경로와 매핑 -->
        <Host name="localhost"  appBase="webapps" unpackWARs="true" autoDeploy="true">
            <Context path="/myapp" docBase="/home/user/deploy/myapp" reloadable="true" />
        </Host>
    </Engine>
</Service>
```
> **주의**: 위 예시의 `docBase` 경로는 리눅스 환경 기준입니다. 실제 설정 시에는 사용 중인 운영체제(Windows, Linux 등)에 맞는 절대 경로로 설정해야 합니다.

#### [참고] server.xml 주요 속성 상세 설명
*   **`port`**: 서버가 수신 대기할 TCP 포트 번호를 지정한다.
*   **`protocol`**: 사용할 HTTP 프로토콜 버전을 지정한다.
*   **`connectionTimeout`**: 커넥터가 요청을 기다리는 최대 시간(ms)을 설정한다.
*   **`appBase`**: 웹 애플리케이션(WAR 파일 등)이 위치하는 기본 디렉토리를 지정한다.
*   **`unpackWARs`**: WAR 파일을 배포할 때 압축을 해제하여 배포할지 여부를 결정한다.
*   **`autoDeploy`**: 서버 실행 중 `appBase` 내의 변경 사항을 감지하여 자동으로 배포할지 여부를 결정한다.
*   **`docBase`**: 웹 애플리케이션의 실제 물리적 위치(디렉토리 또는 WAR 파일 경로)를 지정한다.

## 5. 배포 및 운영

### 5.1 WAR 파일 배포
**WAR(Web Application Archive)**는 웹 애플리케이션의 모든 리소스(클래스, 라이브러리, 설정 파일, 정적 파일)를 하나로 묶은 압축 파일이다.
*   **배포 방법**: `webapps` 디렉토리에 `.war` 파일을 복사하면 Tomcat이 자동으로 압축을 해제하고 배포한다.
*   **자동 배포(Auto Deploy)**: `server.xml`의 `autoDeploy="true"` 설정 시, 서버 실행 중에도 `webapps` 폴더에 파일이 추가/변경되면 즉시 반영되어 서버 재시작 없이 업데이트가 가능하다.

### 5.2 모니터링 및 로그
Tomcat의 상태 확인과 에러 분석을 위해 로그 파일을 확인한다.
*   **`catalina.out`**: 서버의 표준 출력 및 에러 로그가 기록되는 파일로, 서버 기동/종료 및 런타임 예외 확인에 필수적이다.
*   **`localhost_access_log`**: 클라이언트의 HTTP 요청 기록(IP, 요청 URL, 응답 코드 등)이 남는 파일이다.

## 6. 성능 최적화 및 보안

### 6.1 성능 튜닝
*   **Thread Pool 설정**: `maxThreads` 설정을 통해 동시에 처리 가능한 요청 수를 조절한다. 너무 높으면 메모리 부족이 발생하고, 너무 낮으면 요청 대기 시간이 길어진다.
*   **JVM 힙 메모리**: `setenv.sh` (또는 `setenv.bat`) 파일에서 `-Xms`(초기 힙 크기)와 `-Xmx`(최대 힙 크기)를 설정하여 `OutOfMemoryError`를 방지한다.

### 6.2 보안 설정
*   **관리자 페이지 제어**: `/manager` 및 `/host-manager` 경로에 대한 접근을 `tomcat-users.xml`에서 엄격히 제한하거나, 운영 환경에서는 삭제하는 것이 권장된다.
*   **SSL/TLS 적용**: `Connector` 설정에 `SSLEnabled="true"`를 추가하고 인증서 파일(`.jks` 또는 `.p12`)을 연결하여 HTTPS 통신을 구현한다.

## 7. 버전별 주요 변경 사항

| 버전 | 주요 변경 및 특징 | 비고 |
| :--- | :--- | :--- |
| **Tomcat 7** | Servlet 3.0, JSP 2.2 지원. 비동기 서블릿 처리 도입. | Java 6 이상 |
| **Tomcat 8** | Servlet 3.1, JSP 2.3 지원. HTTP/2 프로토콜 지원 시작. | Java 7 이상 |
| **Tomcat 9** | Servlet 4.0, JSP 2.3 지원. HTTP/2 표준 지원 강화. | Java 8 이상 |
| **Tomcat 10** | **Jakarta EE 9 전환**. 패키지명이 `javax.*`에서 `jakarta.*`로 변경. | Java 11 이상 |

## 8. Spring Boot 내장 톰캣과의 차이점

Spring Boot는 '내장 톰캣(Embedded Tomcat)' 방식을 사용하여 별도의 WAS 설치 없이 JAR 파일 실행만으로 서버를 구동한다.

| 구분 | 외장 톰캣 (Standalone) | 내장 톰캣 (Embedded) |
| :--- | :--- | :--- |
| **설치 방식** | Tomcat 설치 $\rightarrow$ WAR 배포 | Spring Boot 애플리케이션에 포함 |
| **관리 주체** | 서버 관리자가 Tomcat 설정 관리 | 개발자가 `application.properties`로 관리 |
| **배포 단위** | WAR (Web Archive) | JAR (Java Archive) |
| **유연성** | 하나의 Tomcat에 여러 앱 배포 가능 | 앱 하나당 하나의 서버 인스턴스 (마이크로서비스 적합) |

## 9. 트러블슈팅 및 주요 에러 해결 사례

### 9.1 주요 에러 코드 및 원인
*   **HTTP 404 (Not Found)**: 요청한 리소스가 존재하지 않음. Context Path 설정 오류나 서블릿 매핑 누락 확인 필요.
*   **HTTP 500 (Internal Server Error)**: 서버 내부 로직 오류. `catalina.out` 로그에서 Java Stack Trace 확인 필요.
*   **HTTP 403 (Forbidden)**: 권한 부족. `web.xml`의 보안 설정이나 파일 시스템 권한 확인 필요.

### 9.2 빈번한 문제 해결
*   **Port Conflict (포트 충돌)**: `Address already in use` 에러 발생 시, `netstat -ano | findstr :8080` 명령어로 해당 포트를 사용하는 프로세스를 찾아 종료하거나 `server.xml`에서 포트를 변경한다.
*   **OutOfMemoryError**: 메모리 부족 시 발생하며, Java 8 이전에는 PermGen 영역에서, Java 8 이후에는 Metaspace 영역에서 주로 발생한다. JVM 옵션에서 `-Xmx` 값을 상향 조정하여 해결한다.
*   **ClassNotFoundException / NoClassDefFoundError**: 라이브러리 중복 또는 누락 시 발생한다. `WEB-INF/lib` 폴더 내의 JAR 파일 버전 일치 여부를 확인한다.