클라우드 네이티브 아키텍처 설계 패턴
클라우드 네이티브 아키텍처를 구현할 때 고려해야 할 주요 설계 패턴을 설명합니다.
1. 마이크로서비스 패턴
특징
- 비즈니스 기능 중심의 서비스 분리
- 개별 배포 가능한 컴포넌트
- 서비스별 독립적인 데이터 저장소
구현 방법
// 서비스 간 통신 예시
async function fetchUserData(userId: string) {
const response = await fetch(`https://user-service/users/${userId}`);
return response.json();
}
장점과 단점
장점:
- 서비스별 독립적인 개발과 배포
- 기술 스택 다양화 가능
- 장애 격리
단점:
- 분산 시스템의 복잡성
- 트랜잭션 관리 어려움
- 운영 오버헤드
2. API 게이트웨이 패턴
클라이언트의 요청을 적절한 마이크로서비스로 라우팅하고 응답을 집계하는 단일 진입점을 제공합니다.
주요 기능
- 라우팅
- 인증 및 권한 부여
- 요청 집계
- 속도 제한
- 캐싱
- 로깅 및 모니터링
구현 예시 (Spring Cloud Gateway)
@Bean
public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
return builder.routes()
.route("user_route", r -> r.path("/users/**")
.filters(f -> f.rewritePath("/users/(?<segment>.*)", "/${segment}")
.addRequestHeader("X-Gateway-Source", "cloud-gateway"))
.uri("lb://user-service"))
.route("product_route", r -> r.path("/products/**")
.uri("lb://product-service"))
.build();
}
3. 서킷 브레이커 패턴
서비스 장애 시 빠른 실패 처리를 통해 시스템의 나머지 부분이 정상적으로 작동할 수 있게 합니다.
상태 다이어그램
- 닫힘(Closed): 정상 작동 상태
- 열림(Open): 장애 감지 후 모든 호출 즉시 실패
- 반열림(Half-Open): 제한된 호출만 허용하여 복구 테스트
구현 예시 (Resilience4j)
@Bean
public CircuitBreakerFactory circuitBreakerFactory() {
CircuitBreakerConfig circuitBreakerConfig = CircuitBreakerConfig.custom()
.failureRateThreshold(50)
.waitDurationInOpenState(Duration.ofMillis(1000))
.permittedNumberOfCallsInHalfOpenState(2)
.slidingWindowSize(10)
.recordExceptions(Exception.class)
.build();
return new Resilience4jCircuitBreakerFactory(circuitBreakerConfig);
}
4. CQRS (Command Query Responsibility Segregation)
읽기와 쓰기 작업을 분리하여 성능 최적화와 확장성을 개선합니다.
구조
- Command: 상태 변경 작업 (예: 사용자 생성, 주문 생성)
- Query: 데이터 조회 작업 (예: 사용자 정보 조회, 주문 목록 조회)
장점
- 읽기/쓰기 모델 최적화
- 개별 확장 가능
- 데이터 일관성 개선
5. Event Sourcing
상태 변화를 이벤트 시퀀스로 저장하여 데이터의 일관성과 추적성을 개선합니다.
핵심 개념
- 이벤트 저장소: 모든 이벤트를 시간 순서대로 저장
- 이벤트 재생: 현재 상태를 결정하기 위해 이벤트 시퀀스 재생
- 스냅샷: 성능 최적화를 위한 중간 상태 저장
예시 코드
// 이벤트 발행
public void createOrder(Order order) {
OrderCreatedEvent event = new OrderCreatedEvent(order.getId(), order.getCustomerId());
eventStore.append(event);
eventBus.publish(event);
}
// 이벤트 핸들러
@EventHandler
public void on(OrderCreatedEvent event) {
Order order = new Order(event.getOrderId(), event.getCustomerId());
orderRepository.save(order);
}
6. Sidecar 패턴
메인 애플리케이션과 함께 배포되는 부가 기능 컨테이너를 통해 관심사를 분리합니다.
사용 사례
- 로깅
- 모니터링
- 서비스 메시 통합
- 보안
- 속도 제한
구현 예시 (Kubernetes)
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: app-with-sidecar
spec:
containers:
- name: app
image: main-app:1.0
ports:
- containerPort: 8080
- name: sidecar
image: log-collector:1.0
volumeMounts:
- name: logs
mountPath: /var/log
volumes:
- name: logs
emptyDir: {}
결론
클라우드 네이티브 아키텍처를 구축할 때는 단일 패턴에 의존하기보다 여러 패턴을 조합하여 사용하는 것이 중요합니다. 각 패턴은 특정 문제를 해결하기 위해 설계되었으며, 비즈니스 요구사항과 기술적 제약에 따라 적절한 패턴을 선택해야 합니다.
용이 하늘을 자유롭게 날아다니듯, 클라우드 네이티브 아키텍처는 유연성과 확장성을 제공하여 현대적인 애플리케이션이 다양한 환경에서 효율적으로 운영될 수 있게 합니다.