마이크로서비스 복원성 소개
마이크로서비스 아키텍처는 소프트웨어 개발 에서 민첩성, 확장성 및 유지 관리를 가능하게 하는 기능으로 인해 조직에서 수용하면서 지난 몇 년 동안 상당한 인기를 얻었습니다. 그러나 마이크로서비스 애플리케이션은 분산 시스템에 크게 의존하기 때문에 복원력은 설계 및 성능에 매우 중요합니다.
마이크로서비스 복원력은 장애를 견디고 가용성을 유지하며 분산 환경에서 일관된 성능을 제공하는 애플리케이션의 기능입니다. 마이크로서비스의 복원력 패턴은 애플리케이션이 장애를 적절하게 관리할 수 있도록 지원하여 복잡한 분산 시스템 앞에서 안정성을 보장하는 일련의 확립된 메커니즘입니다. 복원력 패턴을 구현함으로써 개발자는 예기치 않은 오류 또는 시스템에 대한 과도한 로드의 영향을 최소화하여 가동 중지 시간을 줄이고 애플리케이션의 전반적인 성능 특성을 향상할 수 있습니다.
마이크로서비스에서 복원력 패턴을 구현하는 이유
분산 환경에서는 네트워크 대기 시간, 응답하지 않는 서비스, 하드웨어 오작동 또는 기타 예측할 수 없는 이벤트로 인해 장애가 불가피합니다. 이러한 불확실성을 수용하고 이를 효과적으로 처리하기 위한 전략을 개발하는 것이 중요합니다. 장애에 효율적으로 대응하는 내결함성 시스템을 생성하여 애플리케이션의 가용성과 기능을 보장하므로 탄력성 패턴이 작동하는 곳입니다. 마이크로서비스에서 복원력 패턴을 사용하면 다음과 같은 몇 가지 중요한 이점이 있습니다.
- 서비스 가동 중지 시간 감소: 복원력 패턴은 애플리케이션이 장애로부터 신속하게 복구하여 서비스 중단을 최소화하고 최종 사용자를 위한 고가용성을 보장하는 데 도움이 됩니다.
- 더 나은 오류 격리: 복원력 패턴을 통합함으로써 개발자는 오류를 효과적으로 격리하여 문제가 전체 시스템에 확산되어 계단식 중단을 일으키는 것을 방지할 수 있습니다.
- 향상된 시스템 성능: 탄력적인 마이크로서비스 애플리케이션은 증가된 부하 및 네트워크 대기 시간과 같은 다양한 문제를 효율적인 방식으로 처리하여 일관된 성능을 더 잘 유지할 수 있습니다.
- 사용자 만족도 향상: 신뢰할 수 있고 일관된 성능은 사용자 경험을 개선하여 고객의 신뢰와 충성도를 높입니다.
복원력 패턴을 통합함으로써 개발자는 장애를 견디고 장애로부터 배우고 적응할 수 있는 애플리케이션을 구축하여 진화하고 복원력 있는 시스템을 보장할 수 있습니다.
일반적인 탄력성 패턴
마이크로서비스 아키텍처에서 장애를 처리하기 위한 모범 사례로 여러 복원력 패턴이 등장했습니다. 각 패턴은 특정 문제를 해결하고 애플리케이션이 계속 작동하도록 보장하며 예기치 않은 이벤트에 직면하여 일관되게 작동합니다. 개발자는 이러한 패턴을 조합하여 응용 프로그램의 고유한 요구 사항에 가장 적합한 복원력 전략을 조정할 수 있습니다. 가장 일반적인 복원력 패턴은 다음과 같습니다.
- 회로 차단기 패턴
- 격벽 패턴
- 시간 초과 및 재시도 패턴
- 속도 제한기 패턴
- 폴백 패턴
- 상태 확인 API 패턴
이러한 패턴과 실제 구현을 이해하면 개발자는 높은 복원력, 가용성 및 성능을 보여주는 마이크로서비스 애플리케이션을 만드는 데 필요한 이점을 얻을 수 있습니다.
회로 차단기 패턴
회로 차단기 패턴은 마이크로서비스 아키텍처에서 분산 시스템의 서비스 전반에 걸쳐 계단식 오류를 방지하는 데 사용되는 필수 복원 메커니즘입니다. 전기 회로 차단기의 개념에서 영감을 얻은 이 패턴은 전체 시스템을 중단시키지 않고 예기치 않은 오류를 정상적으로 처리할 수 있는 페일 패스트 접근 방식을 제공합니다.
일반적인 마이크로서비스 아키텍처는 서로 통신하는 여러 서비스로 구성됩니다. 서비스가 사용 불가능 또는 대기 시간 증가와 같은 문제에 직면하면 종속 서비스도 지연되거나 응답하지 않을 수 있습니다. 회로 차단기 패턴이 작동하는 곳입니다. 서비스가 위험한 상태에 있을 때 이를 감지하고 트래픽을 다른 곳으로 리디렉션하여 시스템의 안정성을 유지합니다.
회로 차단기 패턴은 closed , open 및 half-open 의 세 가지 상태에서 작동합니다.
닫힌 상태
오류가 발생하지 않은 정상적인 작동 상태입니다. 이 상태에서는 클라이언트의 모든 요청이 다운스트림 서비스로 전달됩니다.
열린 상태
미리 결정된 수의 오류 또는 지속적인 서비스 사용 불가가 발생하면 회로 차단기가 열린 상태로 전환됩니다. 이 상태에서 회로 차단기는 결함이 있는 서비스에 대한 요청 전송을 중지하고 즉각적인 오류 응답을 반환하고 문제가 시스템 전체에 계단식으로 퍼지는 것을 방지합니다. 이것은 또한 서비스가 복구할 시간을 제공합니다.
반개방 상태
일정 시간이 지나면(재설정 시간 초과라고 함) 회로 차단기가 반쯤 열린 상태로 들어갑니다. 복구를 테스트하기 위해 조난된 서비스에 대한 제한된 수의 요청을 허용합니다. 서비스가 복구되어 오류 없이 요청을 처리하면 회로 차단기가 닫힘 상태로 돌아갑니다. 그렇지 않으면 열린 상태로 되돌아가 복구에 더 많은 시간을 허용합니다.
회로 차단기 패턴을 구현하기 위해 개발자는 다양한 프로그래밍 언어에 대해 Hystrix, Resilience4j 또는 Polly와 같은 다양한 라이브러리 및 프레임워크를 사용할 수 있습니다. 또는 AppMaster 와 같은 노코드 도구를 사용하여 패턴 구현의 복잡성에 대해 걱정하지 않고 탄력적인 마이크로서비스를 구축할 수 있습니다.
격벽 패턴
마이크로서비스 아키텍처에서 리소스와 구성 요소를 격리하는 것은 서비스 장애로 인해 전체 시스템이 중단되는 것을 방지하는 데 매우 중요합니다. 선박 구획화 설계에서 파생된 격벽 패턴은 안정성과 가용성을 유지하기 위해 리소스를 분리하여 이러한 격리를 달성합니다.
여러 개의 방수 구획이 있는 선박을 생각해 보십시오. 격실 중 하나가 손상되어 침수되더라도 다른 격실은 영향을 받지 않고 배를 물에 띄울 수 있습니다. 마찬가지로 벌크헤드 패턴은 리소스를 스레드, 프로세스 및 연결 풀과 같은 별도의 파티션으로 나눕니다. 한 파티션에 문제가 발생하면 다른 파티션이 계속 작동하여 장애가 시스템 전체에 연쇄적으로 퍼지는 것을 방지할 수 있습니다.
격벽 격리에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
- 리소스 수준 격리: 이 유형의 격리는 여러 서비스 간에 스레드 및 연결 풀과 같은 리소스를 할당하여 한 서비스의 경합이 다른 서비스에 영향을 미치지 않도록 합니다.
- 프로세스 수준 격리: 이 전략은 서비스를 별도의 프로세스 또는 컨테이너로 분리하는 데 중점을 둡니다. 하나의 서비스가 중단되더라도 다른 서비스는 영향을 받지 않고 계속 작동합니다.
벌크헤드 패턴에서 올바른 격리 유형을 선택하는 것은 애플리케이션의 요구 사항, 인프라 및 리소스 제약 조건에 따라 다릅니다. AppMaster 와 같은 No-code 도구를 사용하면 마이크로서비스 내에서 효율적인 파티셔닝을 생성하여 내결함성과 복원력을 크게 개선할 수 있습니다.
시간 초과 및 재시도 패턴
분산 시스템에서는 네트워크 대기 시간 또는 비가용성과 같은 다양한 외부 요인으로 인해 요청이 예상보다 오래 걸릴 수 있습니다. 지연 시간이 길어지면 병목 현상이 발생하여 시스템이 응답하지 않을 수 있습니다. 제한 시간 및 재시도 패턴은 이 문제를 해결하기 위한 탄력성 메커니즘으로 사용됩니다.
시간 초과 및 재시도 패턴에는 작업에 대한 특정 시간 제한(또는 시간 초과) 설정이 포함됩니다. 작업이 지정된 임계값 내에서 완료되지 않으면 실패로 간주됩니다. 재시도 논리를 사용하면 작업을 완전히 포기하고 오류를 반환하기 전에 특정 횟수만큼 작업을 다시 시도할 수 있습니다.
다음은 제한 시간 및 재시도 패턴을 효과적으로 사용하기 위한 몇 가지 팁입니다.
- 적절한 시간 제한 선택: 서비스의 예상 대기 시간과 애플리케이션의 응답성 요구 사항에 따라 시간 제한을 신중하게 설정해야 합니다. 제한 시간을 너무 낮게 설정하면 불필요한 재시도가 발생할 수 있고 너무 높게 설정하면 시스템 부하가 증가하고 응답성이 떨어질 수 있습니다.
- 재시도 횟수 제한: 무기한 작업 반복을 방지하려면 고정 횟수의 재시도를 설정해야 합니다. 최대 재시도 횟수는 애플리케이션의 오류 처리 용량 및 성능 요구 사항에 따라 설정해야 합니다.
- 지수 백오프 사용: 재시도 사이의 지연 시간을 늘리면(지수 백오프라고 함) 서비스에 대한 부담을 완화하고 복구 가능성을 높일 수 있습니다.
- 멱등성 처리: 재시도가 데이터에 의도하지 않은 부작용을 일으키지 않도록 합니다. 하나의 요청이 실패하고 작업이 재시도되는 경우에도 동일한 입력 매개변수를 사용한 여러 호출이 동일한 결과를 생성하도록 보장하려면 멱등성 작업을 사용합니다.
AppMaster 와 같은 노코드 플랫폼은 복잡한 코드를 작성하지 않고도 적절한 시간 제한을 설정하고 재시도를 관리할 수 있는 사용자 친화적인 인터페이스를 제공하여 시간 초과 및 재시도 패턴을 효율적으로 구현하는 데 도움이 될 수 있습니다.
속도 제한기 패턴
Rate Limiter 패턴은 들어오는 요청의 속도를 제어하여 과도한 부하로부터 서비스를 보호하도록 설계된 분산 시스템의 일반적인 복원력 패턴입니다. 주어진 기간 동안 처리되는 요청 수를 제한함으로써 이 패턴은 서비스가 다양한 로드 조건에서 사용자에게 안정적이고 응답성이 뛰어나며 사용 가능한 상태를 유지하도록 합니다. 마이크로 서비스에서 일반적으로 사용되는 몇 가지 속도 제한 전략이 있습니다.
- 고정 창: 이 전략에서는 특정 시간 창 내에서 고정된 수의 요청이 허용됩니다. 한도에 도달하면 다음 기간까지 요청이 거부됩니다. 그러나 이 접근 방식은 트래픽이 많은 기간 동안 부당하게 요청을 차단할 수 있습니다.
- 슬라이딩 윈도우: 토큰 버킷 알고리즘이라고도 하는 슬라이딩 윈도우 접근 방식은 일정 기간 동안 허용된 요청 수를 나타내는 토큰 버킷을 지속적으로 다시 채우는 방식으로 작동합니다. 요청이 도착하면 토큰이 사용됩니다. 버킷이 비어 있으면 요청이 거부됩니다. 이 방법을 사용하면 다양한 교통 상황을 보다 유연하게 처리할 수 있습니다.
- Leaky Bucket: 토큰 버킷과 유사하게, Leaky Bucket 알고리즘은 고정 비율로 버킷을 비움으로써 비율 제한을 부과합니다. 들어오는 요청이 버킷에 추가되고 버킷이 오버플로되면 요청이 거부됩니다. 이 전략은 서비스에서 일관된 처리 속도를 적용합니다.
속도 제한기 패턴 구현에는 일반적으로 다음 단계가 포함됩니다.
- 서비스 요구 사항에 따라 적절한 속도 제한 전략을 선택하십시오.
- 선택한 전략을 적용하는 속도 제한 미들웨어 또는 구성 요소를 구성합니다.
- 속도 제한기 미들웨어를 원하는 마이크로서비스 endpoints 에 적용합니다.
- 시스템 부하 및 성능 요구 사항에 따라 속도 제한 설정을 모니터링하고 조정합니다.
폴백 패턴
폴백 패턴은 장애가 발생하거나 서비스가 일시적으로 과부하될 때 마이크로서비스 기반 애플리케이션의 안정성과 가용성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 서비스가 요청을 처리할 수 없을 때 대체 응답(대체 응답)을 반환할 수 있습니다. 그렇게 함으로써 폴백 패턴은 기본 서비스가 원하는 결과를 제공할 수 없는 경우에도 사용자가 여전히 의미 있는 피드백을 받을 수 있도록 합니다. 폴백 패턴을 효과적으로 구현하려면 다음 단계를 고려하십시오.
- 서비스가 오버로드될 수 있는 잠재적 오류 시나리오 또는 상황을 식별합니다.
- 캐시된 데이터, 기본값 반환 또는 사용자에게 친숙한 오류 메시지 표시와 같은 각 시나리오에 적합한 폴백 응답 또는 작업을 결정합니다.
- 실패 조건을 감지하고 적절한 폴백 조치를 실행하는 미들웨어 또는 래퍼 구성 요소를 구현합니다.
- 관련성과 효율성을 보장하기 위해 폴백 대응 및 작업을 주기적으로 수정합니다.
폴백 패턴은 회로 차단기 및 재시도 패턴과 같은 다른 복원력 패턴과 결합하여 마이크로서비스 기반 애플리케이션의 가용성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
상태 확인 API 패턴
가용성과 탄력성이 뛰어난 분산 시스템을 유지 관리하는 주요 측면 중 하나는 해당 서비스의 상태를 모니터링하는 것입니다. 상태 확인 API 패턴은 마이크로서비스 기반 애플리케이션 내에서 개별 서비스의 상태에 대한 실시간 정보를 제공하는 모니터링 메커니즘을 도입합니다. 상태 확인 API를 구현하면 문제를 조기에 감지할 수 있으므로 문제가 확대되어 시스템의 전체 성능에 영향을 미치기 전에 예방 조치를 취할 수 있습니다. 상태 확인 API 패턴을 구현하려면 다음 단계를 따르세요.
- 응답 시간, 오류율, 리소스 사용량 또는 서비스 기능과 관련된 모든 사용자 지정 메트릭과 같은 각 서비스에 대한 중요한 상태 지표를 식별합니다.
- 예상되는 응답 형식 및 데이터 유형과 함께 필수 상태 표시기를 포함하는 공유 상태 확인 API 계약 또는 사양을 개발합니다.
- 공유 계약에 따라 각 서비스에서 상태 확인 endpoints 구현하여 정확한 최신 건강 정보를 제공하도록 합니다.
- Health Check API를 모니터링 및 경고 시스템과 통합하여 자동화된 문제 감지, 알림 및 잠재적인 완화 전략을 활성화합니다.
효과적인 상태 확인 API 패턴은 서비스 상태의 사전 모니터링을 지원하고 마이크로서비스 기반 애플리케이션에서 서비스 검색, 로드 밸런싱 및 자동 확장 메커니즘을 단순화합니다.
AppMaster 와 같은 low-code no-code 플랫폼의 인기가 높아지면서 마이크로서비스에서 복원력 패턴을 구현하는 것이 훨씬 더 효율적이 되었습니다. 이러한 도구의 시각적 인터페이스와 끌어서 놓기 기능을 활용하여 개발자는 복잡한 코딩 세부 사항에 대해 걱정하지 않고 마이크로 서비스를 설계하고 업데이트하는 데 집중할 수 있습니다.
No-Code 도구로 복원력 패턴 구현
마이크로서비스 아키텍처에서 복원력 패턴을 채택하는 것은 특히 기술적인 복잡성과 필요한 개발 노력을 고려할 때 복잡할 수 있습니다. No-code 도구는 비기술 개발자가 복잡한 코딩에 대해 걱정할 필요 없이 확장 가능한 마이크로서비스를 생성, 업데이트 및 유지 관리할 수 있도록 하여 이 문제를 효과적으로 해결합니다.
이러한 도구는 마이크로서비스의 설계, 구축 및 배포 프로세스를 간소화하는 시각적 인터페이스 및 추상화 계층을 제공하여 개발자가 낮은 수준의 구현 세부 정보가 아닌 애플리케이션 논리에 집중할 수 있도록 합니다. no-code 솔루션을 사용하면 복원력 패턴을 구현하는 것이 보다 간소화되고 비용 효율적인 프로세스가 되어 팀이 장애를 견디고 고가용성을 유지할 수 있는 복원력이 뛰어난 애플리케이션을 만들 수 있습니다.
마이크로 서비스에서 복원력 패턴을 구현하기 위해 no-code 도구를 사용하는 몇 가지 주요 이점은 다음과 같습니다.
- 단순성: No-code 플랫폼은 시각적 도구와 사전 구축된 구성 요소를 사용하여 복원력 패턴을 만들고 구현하는 간단한 방법을 제공하므로 코딩 및 분산 시스템의 복잡성에 대한 심층 지식이 필요하지 않습니다.
- 확장성: No-code 솔루션을 통해 개발자는 증가하는 수요를 쉽게 충족할 수 있는 확장성이 뛰어난 애플리케이션을 만들 수 있습니다. 확장 기술의 복잡성을 추상화함으로써 이러한 플랫폼은 사용 및 사용자 증가를 지원하는 것을 간단하게 만듭니다.
- 비용 효율성: 복원력 패턴을 구현하기 위해 no-code 도구를 사용하여 개발 시간, 비용, 후속 유지 관리 및 업데이트를 줄입니다 . 이러한 효율성은 기업의 비용 절감과 빠른 배송으로 이어집니다.
- 기술 부채 감소: No-code 플랫폼은 청사진에서 자동으로 코드를 생성하여 일관성을 보장하고 코드 복제 또는 오래된 종속성의 가능성을 제거하여 기술 부채를 최소화하고 유지 관리 가능한 애플리케이션을 보장합니다.
마이크로서비스 복원력에 대한 AppMaster 의 접근 방식
선도적인 no-code 개발 플랫폼인 AppMaster.io는 마이크로서비스에서 복원력 패턴을 구현하는 포괄적인 접근 방식을 취합니다. AppMaster 사용하면 백엔드, 웹 및 모바일 애플리케이션 생성을 위한 통합 환경을 제공하여 복원력이 뛰어나고 확장 가능한 애플리케이션을 신속하게 구축하고 배포할 수 있습니다.
다음은 AppMaster 마이크로서비스에서 복원력 패턴을 구현하는 데 어떻게 도움이 되는지 보여줍니다.
- 시각적 디자인: AppMaster 의 시각적 디자인 도구를 사용하면 데이터 모델, 비즈니스 로직, REST API 및 WSS endpoints drag-and-drop 방식으로 간단하게 생성할 수 있습니다. 이 접근 방식을 사용하면 복잡한 코드를 작성하지 않고도 마이크로서비스를 설계하고 복원력 패턴을 구현할 수 있습니다.
- 청사진 기반: AppMaster 청사진에서 애플리케이션을 생성하여 일관성을 보장하고 기술적 부채를 제거합니다. 애플리케이션 설계를 변경할 때마다 AppMaster 필요한 구성 요소를 재생성하여 애플리케이션을 최신 상태로 유지하고 유지 관리할 수 있도록 합니다.
- 고성능: AppMaster 로 구축된 애플리케이션은 백엔드 서비스용 Go 프로그래밍 언어와 프런트엔드 애플리케이션용 Vue.js , Kotlin 또는 SwiftUI 사용하여 생성되어 스택 전체에서 고성능과 확장성을 보장합니다.
- 온프레미스 또는 클라우드 배포: AppMaster 의 플랫폼은 Docker 컨테이너를 통한 배포를 지원하므로 인프라에 대한 유연성과 제어를 극대화하기 위해 온프레미스 또는 클라우드에서 애플리케이션을 호스팅할 수 있습니다.
- 개방형 API 호환성: AppMaster 서버 endpoints 에 대한 Swagger(OpenAPI) 문서를 자동으로 생성하므로 애플리케이션을 다른 시스템과 쉽게 통합하거나 타사 개발자가 API를 기반으로 구축할 수 있습니다.
- 엔터프라이즈급 확장성: 컴파일된 상태 비저장 백엔드 애플리케이션과 모든 Postgresql 호환 데이터베이스 지원을 통해 AppMaster 엔터프라이즈 및 고부하 사용 사례를 위한 인상적인 확장성을 제공하여 애플리케이션이 성능이나 안정성을 손상시키지 않고 대량의 트래픽과 사용량을 처리할 수 있도록 합니다.
AppMaster 의 탄력성 기능과 no-code 강력한 플랫폼은 기업이 다양한 사용 사례에서 탄력적인 마이크로서비스 아키텍처를 만들고 유지 관리할 수 있는 올바른 솔루션을 제공합니다. AppMaster 의 접근 방식을 채택함으로써 조직은 오늘날의 경쟁적이고 빠르게 진화하는 디지털 생태계에 필요한 필수 내결함성을 갖춘 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.
결론
마이크로서비스 아키텍처에서 복원력 패턴을 구현하는 것은 예상치 못한 오류를 견디고 고가용성을 유지할 수 있는 애플리케이션을 만드는 데 필수적입니다. AppMaster 와 같은 No-code 개발 플랫폼은 코딩 및 분산 시스템의 복잡성을 추상화하여 이러한 목표를 달성하기 위한 효율적이고 비용 효율적인 접근 방식을 제공하므로 기업이 확장 가능하고 탄력적인 애플리케이션을 만들 수 있습니다.
AppMaster 의 no-code 플랫폼의 기능을 활용함으로써 조직은 끊임없이 변화하는 수요와 시장 조건에 적응할 수 있는 안정적이고 가용성이 높은 마이크로서비스 아키텍처의 이점을 얻는 동시에 핵심 역량과 비즈니스 요구 사항에 집중할 수 있습니다.
