실시간 시스템 아키텍처: WebSockets 및 SignalR

실시간 시스템은 이벤트에 응답하고 실시간으로 발생하는 데이터를 처리하도록 설계된 컴퓨팅 시스템입니다. 금융, 물류, 게임, 헬스케어 등 다양한 영역의 업무를 효율적으로 처리하여 외부 이벤트에 시기적절하고 정확하게 대응합니다. 실시간 시스템은 클라이언트와 서버 간의 원활한 웹 및 모바일 애플리케이션 통신을 가능하게 하는 최신 소프트웨어 개발 에서 매우 중요합니다.

개발자가 실시간 애플리케이션 기능을 구현하기 위해 다양한 기술과 프로토콜을 사용할 수 있습니다. 이러한 프로토콜 중 일부에는 다양한 성능 수준, 대기 시간 및 구현 용이성을 제공하는 WebSockets , SignalR, SSE(Server-Sent Events) 및 Long Polling이 포함됩니다. 실시간 통신에 적합한 기술을 선택하면 애플리케이션의 효율성과 응답성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이 기사에서는 실시간 시스템 아키텍처에 널리 사용되는 두 가지 솔루션인 WebSockets 및 SignalR에 대해 살펴보겠습니다. 작동 방식, 이점, 사용 사례 및 애플리케이션에 적합한 솔루션을 선택하는 방법에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

WebSocket 이해

WebSocket은 단일 영구 연결을 통해 클라이언트와 서버 간의 진정한 실시간 양방향 통신을 가능하게 하는 통신 프로토콜입니다. 기존의 요청-응답 모델과 달리 WebSocket은 대기 시간이 짧은 전이중 연결을 유지하여 클라이언트와 서버 간에 지속적인 데이터 전송을 허용합니다. WebSocket 프로토콜은 HTTP 및 HTTPS(각각 포트 80 및 443)와 동일한 포트에서 작동하도록 설계되어 기존 웹 인프라와 호환됩니다.

WebSocket은 초기 HTTP 핸드셰이크를 사용하여 연결을 설정한 다음 WebSocket 프레임을 사용하여 데이터를 전송합니다. 연결이 설정되면 데이터가 양방향으로 동시에 흐를 수 있으므로 대기 시간이 줄어들고 온라인 채팅, 알림 및 라이브 업데이트와 같은 실시간 애플리케이션에 이상적입니다. WebSocket 사용의 이점은 다음과 같습니다.

• 짧은 대기 시간: WebSocket은 지속적인 연결을 제공하여 연결을 만들고 닫는 오버헤드를 줄여 대기 시간을 낮춥니다.
• 전이중 통신: 양방향 데이터 흐름을 통해 서버와 클라이언트가 동시에 데이터를 보내고 받을 수 있으므로 실시간 애플리케이션의 응답성이 향상됩니다.
• 호환성: WebSocket은 HTTP 및 HTTPS 포트를 통해 작동하므로 기존 웹 인프라와 호환됩니다.
• 확장성: WebSocket 기반 애플리케이션은 로드 밸런싱 및 수평 확장과 같은 다양한 기술을 사용하여 확장할 수 있습니다.

여전히 WebSocket에는 잠재적인 단점이 있으며 모든 시나리오에 적합하지 않을 수 있습니다. WebSocket 사용의 몇 가지 단점은 다음과 같습니다.

• 복잡성: 연결 설정, 오류 처리 및 메시지 프레이밍을 수동으로 관리해야 하므로 WebSocket 기반 시스템을 구현하는 것은 SignalR과 같은 상위 수준 라이브러리를 사용하는 것보다 어려울 수 있습니다.
• 제한된 지원: 대부분의 최신 브라우저가 WebSocket 프로토콜을 지원하지만 일부 구형 브라우저 및 플랫폼은 이를 지원하지 않아 도달 범위가 제한될 수 있습니다.

SignalR 시작하기

SignalR은 실시간 웹 애플리케이션 구축을 간소화하는 오픈 소스 Microsoft 라이브러리입니다. 이를 통해 개발자는 클라이언트와 서버 간의 양방향 통신을 추가하여 WebSocket, Server-Sent Events 및 Long Polling과 같은 다양한 전송 프로토콜에 대한 추상화를 제공할 수 있습니다. SignalR은 클라이언트 및 서버 기능을 기반으로 최상의 통신 방법을 자동으로 선택하여 최적의 성능과 호환성을 보장합니다.

이미지 출처: 마이크로소프트 런

SignalR은 사용하기 쉬운 API를 제공하여 .NET의 비동기 프로그래밍 기능을 활용하여 실시간 애플리케이션을 구축합니다. 개발자는 클라이언트 연결을 처리하고, 클라이언트 표현을 관리하고, 연결된 클라이언트에 메시지를 브로드캐스트하는 서버 측 허브를 만들 수 있습니다. SignalR용 클라이언트 측 라이브러리는 JavaScript, .NET 및 Java를 비롯한 다양한 플랫폼에서 사용할 수 있습니다. SignalR 사용의 몇 가지 이점은 다음과 같습니다.

• 단순성: SignalR은 고급 추상화 및 API를 제공하므로 WebSocket을 직접 사용하는 것보다 실시간 애플리케이션을 더 쉽게 구축할 수 있습니다.
• 자동 프로토콜 선택: SignalR은 클라이언트 및 서버 기능을 기반으로 최상의 통신 프로토콜을 자동으로 선택하여 기본 기술에 관계없이 원활한 사용자 경험을 보장합니다.
• 광범위한 플랫폼 지원: SignalR에는 JavaScript, .NET 및 Java를 비롯한 다양한 플랫폼을 위한 클라이언트 측 라이브러리가 포함되어 있어 다양한 애플리케이션에 적합하고 다재다능합니다.
• 확장: SignalR은 여러 서버에서 확장을 지원하도록 설계되었으며 Redis, Azure Service Bus 또는 사용자 지정 백플레인을 사용하는 것과 같이 이를 처리하기 위한 기본 제공 메커니즘을 제공합니다.

그럼에도 불구하고 SignalR에는 개발자가 고려해야 할 몇 가지 잠재적인 단점이 있습니다.

• .NET에 대한 종속성: SignalR은 .NET 기술에 의존하므로 플랫폼에 익숙하지 않거나 다른 언어 및 프레임워크를 선호하는 개발자에게는 적합하지 않을 수 있습니다.
• 성능: SignalR은 직관적인 API와 기능이 풍부한 라이브러리를 제공하지만 WebSocket을 직접 사용하는 것과 비교하여 약간의 추가 오버헤드가 발생하여 잠재적으로 성능과 대기 시간에 영향을 미칠 수 있습니다.

SignalR보다 WebSocket을 선택해야 하는 경우

WebSocket과 SignalR은 모두 웹 애플리케이션에서 실시간 통신을 가능하게 하는 강력한 기술이지만 하나가 다른 것보다 더 적합할 수 있는 특정 시나리오가 있습니다. 이 섹션에서는 WebSocket이 SignalR에 비해 더 나은 옵션일 수 있는 경우에 대해 논의합니다.

연결에 대한 저수준 제어

WebSocket은 SignalR에 비해 연결을 더 직접적으로 제어할 수 있습니다. SignalR은 실시간 통신을 단순화하기 위해 높은 수준의 추상화를 제공하지만 일부 사용 사례에 필요한 세분성을 제공하지 않을 수 있습니다. 연결 상태 관리, 오류 처리 및 데이터 프레이밍 사용자 지정을 포함하여 연결에 대한 하위 수준 제어가 필요한 경우 WebSocket이 더 나을 수 있습니다.

대기 시간 단축

WebSocket 연결은 클라이언트와 서버 간에 직접적이고 지속적인 양방향 통신 채널을 제공하기 때문에 SignalR보다 대기 시간이 짧습니다. SignalR은 자체적인 편의를 제공하지만 긴 폴링 및 서버 전송 이벤트와 같이 사용하는 기본 전송 메커니즘으로 인해 약간의 추가 대기 시간이 발생할 수 있습니다.

플랫폼 호환성

SignalR은 .NET 기반 응용 프로그램을 위한 탁월한 솔루션이지만 Windows가 아닌 환경과 같이 SignalR을 사용할 수 없거나 완전히 지원되는 플랫폼을 대상으로 하는 것은 적합하지 않을 수 있습니다. 이러한 경우 WebSocket은 다양한 플랫폼과 환경에서 작동하는 보다 보편적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.

추가 종속성 방지

프로젝트의 외부 종속성 수를 최소화하려면 WebSocket을 선택하는 것이 더 나은 옵션일 수 있습니다. WebSocket은 HTML5 표준의 필수 부분이며 대부분의 최신 브라우저 및 서버 측 기술에서 기본적으로 지원됩니다. 반대로 SignalR을 사용하려면 외부 라이브러리를 프로젝트에 통합해야 합니다.

SignalR 대 WebSockets: 성능 평가

성능 측면에서 WebSocket과 SignalR의 차이점을 더 잘 이해하려면 몇 가지 요소를 고려해야 합니다.

지연 시간

WebSocket은 일반적으로 SignalR에 비해 대기 시간이 짧습니다. 이전에 언급했듯이 이는 WebSocket이 제공하는 클라이언트와 서버 간의 직접적이고 양방향이며 지속적인 연결 때문입니다. SignalR은 다양한 전송 메커니즘을 제공하지만 특정 시나리오에 약간의 추가 대기 시간을 도입할 수 있습니다.

메시지 처리량

WebSocket 연결은 메시지당 오버헤드가 적기 때문에 일반적으로 SignalR에 비해 초당 더 많은 메시지를 처리할 수 있습니다. 그러나 이러한 이점은 메시지 처리량의 약간의 차이가 중요하지 않은 대부분의 실제 시나리오에서는 중요하지 않을 수 있습니다.

자원 소비

리소스 소비는 WebSocket과 SignalR의 성능을 비교할 때 고려해야 할 또 다른 중요한 요소입니다. WebSocket 연결은 가벼운 프로토콜로 인해 리소스를 적게 사용하는 경향이 있는 반면 SignalR은 여러 전송 및 기능에 의존하기 때문에 더 많은 리소스를 사용할 수 있습니다. 그러나 리소스 소비의 실제 차이는 특정 구현 및 사용 사례에 따라 다를 수 있습니다.

확장성

WebSocket과 SignalR은 모두 증가하는 클라이언트를 수용할 수 있도록 확장을 지원하지만 이를 다르게 처리합니다. WebSocket은 적절한 확장성을 보장하기 위해 로드 밸런싱, 수평 확장 및 기타 기술을 구현해야 합니다. 반면 SignalR은 메시지 버스 및 백플레인과 같은 다양한 방법을 사용하여 여러 서버에 걸쳐 확장할 수 있는 기본 제공 지원 기능을 제공합니다.

WebSocket 및 SignalR을 AppMaster 와 통합

웹 및 모바일 애플리케이션을 만들기 위한 강력한 코드 없는 플랫폼인 AppMaster 는 WebSocket 및 SignalR 기술과의 원활한 통합을 지원합니다. 이를 통해 광범위한 프로그래밍 전문 지식 없이도 애플리케이션에 실시간 통신 기능을 구축할 수 있습니다. AppMaster 의 시각적인 끌어서 놓기 인터페이스를 사용하면 요구 사항에 따라 데이터 모델을 생성하고, 비즈니스 프로세스를 설계하고, REST API 및 WSS endpoints 구현할 수 있습니다.

또한 AppMaster 의 플랫폼은 애플리케이션을 위한 소스 코드를 생성하고 이를 클라우드에 배포하여 솔루션이 확장 가능하고 성능에 최적화되도록 합니다. WebSocket 및 SignalR을 AppMaster 와 통합하면 강력하고 확장 가능한 실시간 웹 및 모바일 애플리케이션을 빠르게 개발할 수 있습니다. 이를 통해 팀은 상용구 코드 작성 및 서버 인프라 관리와 같은 획일적인 작업에 시간을 소비하는 대신 사용자에게 가치를 제공하는 데 집중할 수 있습니다.

미국의 소프트웨어 개발자이자 엔지니어링 관리자인 Christopher Baus가 현명하게 말한 것처럼 "소프트웨어는 방법론, 언어 또는 운영 체제에 관한 것이 아닙니다. 작동하는 응용 프로그램에 관한 것입니다." 애플리케이션에서 WebSockets 또는 SignalR을 사용하기로 결정했는지 여부에 관계없이 AppMaster 대규모 실시간 애플리케이션을 설계, 구축 및 실행할 수 있는 유연한 no-code 솔루션을 제공합니다. 시작하려면 무료 계정을 만들고 AppMaster 제공하는 다양한 기능과 통합을 살펴보십시오.