이제 나도 MSA 전문가: 개념부터 실무까지

마이크로서비스 아키텍처(MSA) 환경에서 장애 격리는 시스템의 안정성을 확보하는 데 핵심적인 요소입니다. MSA는 독립적으로 배포되는 여러 서비스가 협력하여 하나의 애플리케이션을 구성하기 때문에, 특정 서비스의 장애가 전체 시스템으로 확산되는 것을 방지하는 메커니즘이 필수적입니다. 서비스 간의 의존성이 높을수록 장애 전파의 위험은 커지므로, 각 서비스의 격리를 통해 시스템의 복원력을 높이는 것이 중요합니다.

MSA에서 장애 격리가 가능한 근본적인 이유는 서비스가 독립적으로 배포되고 운영되기 때문입니다. 각 서비스는 자체적인 프로세스나 컨테이너에서 실행되며, 독립적인 데이터 저장소를 가질 수 있습니다. 이러한 독립성은 특정 서비스에서 장애가 발생하더라도 다른 서비스에는 영향을 미치지 않도록 합니다. 그러나 서비스 간의 호출을 통해 상호작용하는 MSA 환경에서 단순히 서비스를 분리하는 것만으로는 장애를 완전히 격리할 수 없습니다. 네트워크 호출 실패, 서비스 지연 등의 문제로 인해 장애가 전파될 수 있기 때문입니다. 따라서, 장애 격리를 위한 추가적인 패턴과 전략을 적용해야 합니다.

MSA 환경에서 장애 격리는 단순 기술 적용이 아닌 분산 시스템의 실패 모델을 사전에 수용하는 설계 철학입니다. 다음은 서비스 간 장애 전파를 차단하고 시스템 복원력을 확보하는 핵심 전략입니다.

서킷 브레이커 패턴은 외부 서비스 호출 시 발생하는 장애를 자동으로 감지하고 처리하여 시스템의 안정성을 유지하는 데 사용됩니다. 마치 은 전기 회로의 차단기(breaker)와 유사한 원리를 따르며, 서비스 호출이 실패하면 일정 시간 동안 해당 서비스에 대한 호출을 차단하여 시스템이 연쇄적인 실패에 노출되는 것을 방지합니다. 서킷 브레이커는 다음과 같은 세 가지 상태를 가집니다.

• Closed (정상): 서비스 호출이 정상적으로 이루어지는 상태입니다.
• Open (차단): 서비스 호출 실패 시, 일정 시간 동안 서비스 호출이 차단된 상태입니다. 이 상태에서는 호출이 즉시 실패 응답을 반환합니다.
• Half-Open (반개방): 차단 기간이 만료된 후, 서비스 호출을 한 번 시도하여 복구 여부를 확인하는 상태입니다. 호출 성공 시 Closed 상태로, 실패 시 Open 상태로 되돌아갑니다.

이 패턴은 서비스 간의 의존성으로 인한 장애 전파를 효과적으로 차단하고, 특정 서비스의 장애가 시스템 전체에 미치는 영향을 최소화하여 시스템 안정성을 향상시킵니다.

폴백 전략은 서비스 장애 시에도 시스템이 지속적으로 작동할 수 있도록 지원하는 메커니즘입니다. 외부 서비스 호출 실패 시, 미리 준비된 대안적인 방법으로 사용자에게 기능을 제공합니다. 비록 완벽한 기능은 아닐지라도, 장애 상황에서도 시스템 가용성을 유지하고 사용자 경험을 저하시키지 않는 데 중요한 역할을 합니다. 폴백 전략은 다음과 같은 방법을 포함합니다.

• 캐시 활용: 서비스 호출 실패 시, 캐시된 데이터를 활용하여 일부 정보를 제공합니다. 데이터 최신성이 중요한 경우에 적합하지 않지만, 자주 변경되지 않는 정보나 빠른 응답 속도가 중요한 경우에는 유용합니다.
• 기본값 제공: 서비스 실패 시, 미리 설정된 기본값을 사용하여 기능을 제공합니다. 예를 들어, 사용자 프로필 정보 획득에 실패한 경우 기본 프로필 사진이나 이름을 표시할 수 있습니다.
• 간소화된 기능 제공: 서비스 장애 시, 핵심 기능만 제공하는 간소화된 기능을 제공합니다. 예를 들어, 결제 서비스 장애 시 장바구니 기능은 유지하되, 결제 기능은 일시적으로 비활성화할 수 있습니다.

폴백 전략은 시스템이 장애 상황에서도 최소한의 기능을 유지하여 사용자 경험을 보호하고, 시스템 전반의 안정성을 높이는 데 필수적입니다.

벌크헤드 패턴은 선박의 격벽처럼 시스템의 각 부분을 격리하여, 한 부분의 장애가 다른 부분으로 확산되는 것을 방지하는 패턴입니다. MSA에서는 서비스 인스턴스, 스레드 풀, 데이터베이스 연결 풀 등을 격리하여 적용할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 서비스의 인스턴스 풀을 분리하여 장애 발생 시 다른 서비스에 영향을 주지 않도록 할 수 있습니다. 데이터베이스 연결 풀 분리 또한 특정 서비스의 과도한 부하가 다른 서비스의 데이터베이스 접근을 방해하지 않도록 보호합니다.

• 장점: 장애 전파를 최소화하고 시스템 전체의 가용성을 향상시킵니다.
• 적용: 서비스 인스턴스 풀 분리, 스레드 풀 분리, 데이터베이스 연결 풀 분리
• 고려 사항: 리소스 관리 오버헤드, 초기 설계 시 분리 수준 결정

서비스 호출 시 적절한 타임아웃 값을 설정하고 실패 시 재시도 메커니즘을 적용하는 것은 MSA 환경에서 장애 격리의 기본입니다. 네트워크 지연이나 일시적인 서비스 장애로 인해 호출이 실패할 수 있으므로, 타임아웃을 설정하여 무한 대기를 방지하고 재시도를 통해 일시적인 문제를 극복할 수 있습니다. 다만, 재시도는 시스템에 과부하를 유발할 수 있으므로, 적절한 재시도 횟수와 간격을 설정해야 합니다.

• 타임아웃: 서비스 호출 시 최대 대기 시간을 설정하고, 응답이 없을 경우 실패 처리합니다.
• 재시도: 실패한 서비스 호출을 일정 횟수 또는 간격으로 재시도합니다.
• 고려 사항: 재시도 횟수와 간격 설정, 멱등성 보장 (동일한 요청을 여러 번 보내더라도 결과가 같아야 함)

재시도 정책과 함께 사용되는 백오프는 재시도 간격을 점진적으로 늘려가는 방식입니다. 서비스 장애가 지속되는 상황에서 너무 자주 재시도하면 시스템에 과부하가 발생할 수 있습니다. 백오프는 지수 백오프, 랜덤 백오프 등 다양한 방식으로 구현할 수 있으며, 장애 복구 시간을 확보하고 시스템 부하를 줄이는 데 도움을 줍니다.

• 지수 백오프: 재시도 간격을 지수적으로 증가시킵니다.
• 랜덤 백오프: 재시도 간격에 랜덤한 값을 추가하여 여러 클라이언트가 동시에 재시도하는 것을 방지합니다.
• 고려 사항: 백오프 알고리즘 선택, 초기 간격 설정

MSA 환경에서 서비스 호출 체인은 깊어질 수 있습니다. 데드라인 전파는 최상위 서비스에서 설정된 데드라인을 하위 서비스로 전달하여, 특정 서비스 호출이 너무 오래 걸릴 경우 연쇄적인 장애를 방지하는 데 도움을 줍니다. 각 서비스는 자신의 데드라인을 인지하고, 이를 초과하면 실패 처리하여 시스템 전체의 응답 시간을 보장할 수 있습니다.

• 원리: 최상위 서비스에서 설정된 데드라인을 하위 서비스로 전달합니다.
• 효과: 서비스 호출 체인에서 과도한 지연을 방지하고 응답 시간을 보장합니다.
• 고려 사항: 데드라인 전파 방식, 데드라인 설정

이러한 메커니즘들을 통해 MSA 환경에서 발생할 수 있는 다양한 장애 상황에 효과적으로 대응하고, 시스템의 안정성과 복원력을 높일 수 있습니다.

이 책에서는 이러한 장애 격리 메커니즘을 구현하는 데 필요한 기술적인 세부 사항과 다양한 시나리오에서 어떻게 적용할 수 있는지에 대해 심층적으로 다룰 것입니다. 독자들은 실제 MSA 환경에서 장애를 효과적으로 격리하고 안정적인 시스템을 구축하는 데 필요한 지식과 기술을 습득할 수 있을 것입니다.