마이크로서비스 아키텍처란? 장점 및 패턴

마이크로서비스 아키텍처란? 장점, 과제, 그리고 패턴

마이크로서비스 아키텍처란? 장점, 과제, 그리고 패턴

오늘날 빠르게 변화하는 디지털 환경에서 조직은 더 빠른 소프트웨어 제공, 효율적인 확장, 그리고 변화에 대한 적응이라는 끊임없는 압박을 받고 있습니다. 이때 등장하는 것이 바로 마이크로서비스 아키텍처입니다. 이는 하나의 대규모 애플리케이션을 각각 자체 프로세스를 실행하고 네트워크를 통해 통신하는 작고 독립적인 서비스들의 집합으로 구축하는 접근 방식입니다. 이는 모든 기능이 긴밀하게 결합되어 단일 단위로 배포되며, 종종 혁신과 성장의 병목 현상이 되는 전통적인 모놀리식 아키텍처와 대조됩니다.

학습 내용

이 글을读完고 나면 마이크로서비스가 모놀리식 시스템의 민첩성과 확장성 문제를 어떻게 해결하는지, 분산 시스템에서 발생하는 주요 과제, 그리고 업계 거대 기업들이 이를 관리하기 위해 사용하는 필수 패턴에 대해 명확히 이해하게 될 것입니다. 또한 이 아키텍처 스타일이 자신의 프로젝트나 조직에 적합한지 평가할 수 있는 지식을 얻게 될 것입니다.

작동 방식: 모놀리스 분해하기

마이크로서비스 아키텍처가 무엇인지 이해하려면 모놀리스로 구축된 전통적인 전자상거래 플랫폼을 떠올려 보는 것이 도움이 됩니다. 이 모델에서는 재고 관리부터 결제 처리까지 모든 것에 대한 사용자 인터페이스, 비즈니스 로직, 데이터 액세스 계층이 하나의 코드베이스에 포함되어 하나의 파일로 배포됩니다.

마이크로서비스 아키텍처에서는 이 애플리케이션을 핵심 비즈니스 기능별로 분해합니다. 각 기능은 사용자 서비스, 제품 카탈로그 서비스, 주문 서비스, 결제 서비스 등 각각 독립적인 서비스가 됩니다. 각 서비스는 다음과 같은 특징을 가진 자체 포함된 소프트웨어입니다.

• 특정 비즈니스 역량 구현: 예를 들어 주문 서비스는 오직 주문 관리만을 담당합니다.
• 독립적으로 운영: 각 서비스는 자체 프로세스에서 실행되며 독립적으로 배포 가능합니다. 한 팀이 결제 서비스를 건드리지 않고 제품 카탈로그를 업데이트할 수 있습니다.
• 자체 데이터 관리: 단일 데이터베이스를 사용하는 모놀리스와 달리, 각 마이크로서비스는 SQL 또는 NoSQL이 될 수 있는 자체 도메인 데이터 모델과 데이터베이스를 소유합니다.
• API를 통해 통신: 서비스들은 잘 정의된 언어에 구애받지 않는 API(주로 HTTP/REST 또는 비동기 메시징 큐 사용)를 통해 상호 작용합니다.

이 아키텍처는 본질적으로 "폴리글랏 프로그래밍"을 지원합니다. 즉, 각 서비스 팀이 특정 작업에 가장 적합한 기술 스택(예: Java, Python, Node.js)을 선택할 수 있습니다.

중요한 이유: 현대 소프트웨어에 미치는 영향

마이크로서비스로의 전환은 유지 관리, 확장성, 배포 비효율성으로 어려움을 겪는 모놀리식 시스템의 한계를 극복해야 할 필요성에서 비롯됩니다. 그 영향은 매우 커서 기업의 혁신과 운영 방식에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 민첩성과 속도: 서비스가 분리되어 독립적으로 배포 가능하므로 조직은 새로운 기능과 버그 수정을 훨씬 더 빠르게 출시할 수 있습니다. 소규모 팀이 조직의 다른 부서와 조율할 필요 없이 자체 서비스를 개발, 테스트, 배포할 수 있습니다. 2024년 연구에 따르면 기업들은 주로 향상된 유지 관리, 확장성, 배포 프로세스 등 기술적 이점에 관심을 가지고 있습니다.
• 확장성: 모놀리스에서는 전체 애플리케이션을 확장해야 합니다. 마이크로서비스 아키텍처에서는 수요에 따라 필요한 서비스만 확장할 수 있습니다. 예를 들어, 제품이 입소문을 타면 덜 중요한 서비스는 그대로 두고 제품 카탈로그와 주문 서비스만 확장할 수 있습니다. 이는 클라우드 환경에 특히 적합하여 효율적인 리소스 할당을 가능하게 합니다.
• 장애 격리: 모놀리식 애플리케이션에서는 한 모듈의 버그(예: 결제 모듈의 메모리 누수)가 전체 시스템을 다운시킬 수 있습니다. 마이크로서비스 아키텍처에서는 하나의 서비스가 실패해도 전체 애플리케이션이 중단되지 않습니다. 나머지 서비스는 계속 기능을 수행하여 전체 시스템의 복원력을 높입니다.
• 더 빠른 시장 출시: 독립적인 개발 및 배포 주기를 통해 더 빠른 릴리스와 업데이트가 가능해져 조직이 시장 요구에 신속하게 대응할 수 있습니다.

수치로 보는 비교

측면	모놀리식 아키텍처	마이크로서비스 아키텍처
배포	단일 단위; 버그 하나가 전체 릴리스를 막을 수 있음.	독립 단위; 서비스를 개별적으로 배포 및 롤백 가능.
확장성	전체 애플리케이션을 확장해야 하므로 비효율적인 리소스 사용 초래.	서비스를 독립적으로 확장 가능하여 효율적이고 리소스 최적화된 확장 가능.
기술 스택	제한적; 일반적으로 단일 동종 스택.	폴리글랏; 팀이 각 서비스에 가장 적합한 다양한 언어와 데이터베이스를 선택 가능.
장애 격리	낮음; 단일 장애로 전체 시스템이 다운될 수 있음.	높음; 장애가 단일 서비스에 격리되어 시스템 복원력 확보.
팀 구조	크고 종종 모놀리식인 팀; 느린 의사소통과 높은 오버헤드.	각 서비스를 담당하는 소규모의 집중된 교차 기능 팀.
리소스 비용	단순한 애플리케이션의 경우 초기 비용 낮음.	인프라 및 관리 오버헤드로 인해 초기 비용 높지만, 규모가 커질수록 더 효율적일 수 있음.

일반적인 오해와 사실

오해	사실
마이크로서비스는 항상 모놀리스보다 빠르고 성능이 뛰어나다.	마이크로서비스는 뛰어난 확장성을 제공하지만, 통신 오버헤드와 복잡성으로 인해 최적화된 모놀리스에 비해 피크 부하 시 지연 시간이 길어지고 처리량이 낮아질 수 있습니다. 선택은 시스템 요구 사항과 사용 가능한 인프라에 따라 달라집니다.
마이크로서비스는 만병통치약이며 항상 최선의 선택이다.	마이크로서비스는 복잡성, 테스트, 관리에 있어 상당한 과제를 도입합니다. 한 연구에 따르면 비즈니스 도메인에 대한 깊은 이해 없이 구현하면 서비스 경계가 잘못 정렬되어 의도된 이점을 훼손할 수 있습니다. 대규모의 복잡하고 진화하는 시스템에 가장 적합합니다.
모놀리스를 마이크로서비스로 단순히 "리프트 앤 시프트"할 수 있다.	레거시 시스템을 마이크로서비스로 마이그레이션하는 것은 신중한 계획이 필요한 복잡한 다단계 프로세스입니다. 실무자 연구에 따르면 "데이터베이스 관리는 여전히 어려운 과제"이며, 기업은 데이터 일관성 및 네트워크 관리를 위한 새로운 전략을 채택해야 합니다.
각 서비스는 가능한 한 작아야 한다.	"마이크로"는 물리적 크기가 아닌 비즈니스 역량의 개별적이고 집중된 특성을 나타냅니다. 안티패턴은 "너무 많은 기능을 하나의 서비스에 넣어 마이크로서비스가 제공해야 하는 유연성을 감소시키는 것"입니다. 올바른 경계 컨텍스트를 식별하는 것이 핵심입니다.

패턴: 일반적인 과제에 대한 해결책

마이크로서비스 아키텍처를 성공적으로 만들기 위해 팀은 내재된 과제를 해결하는 입증된 설계 패턴에 의존합니다.

서비스별 데이터베이스 패턴

이는 기본 원칙입니다. 각 마이크로서비스는 자체 프라이빗 데이터베이스를 소유합니다. 다른 서비스는 직접 액세스할 수 없으며 서비스의 API를 통해서만 상호 작용해야 합니다. 이는 느슨한 결합을 보장하고 각 팀이 서비스에 가장 적합한 지속성 전략(예: 주문 시스템에는 관계형 데이터베이스, 사용자 프로필에는 NoSQL 데이터베이스)을 선택할 수 있도록 합니다.

사가 패턴을 사용한 데이터 일관성 관리

마이크로서비스 아키텍처의 주요 과제는 서비스 경계 전반에 걸쳐 데이터 일관성을 유지하는 것입니다. 단일 비즈니스 트랜잭션(예: 항공편, 호텔, 렌터카 예약)이 여러 서비스에 걸쳐 있을 수 있습니다. 모놀리스에서는 ACID(원자성, 일관성, 격리성, 내구성) 데이터베이스 트랜잭션을 사용합니다. 이는 분산 시스템에서는 불가능합니다.

사가 패턴은 분산 트랜잭션을 일련의 로컬 트랜잭션으로 분해하여 이 문제를 해결합니다. 각 서비스는 자체 하위 트랜잭션을 수행하고 이벤트 또는 메시지를 게시합니다. 단계가 실패하면 보상 트랜잭션이 호출되어 이전의 성공적인 단계를 "실행 취소"합니다.

예를 들어, 여행 예약 사가에서 성공적인 트랜잭션은 다음과 같을 수 있습니다. 1) 항공편 예약, 2) 호텔 예약, 3) 렌터카 예약. 3단계가 실패하면 사가는 보상 트랜잭션(1) 호텔 취소, 2) 항공편 취소)을 트리거하여 시스템을 일관된 상태로 복원합니다.

사가를 구현하는 두 가지 방법이 있습니다.

• 오케스트레이션: 중앙 코디네이터가 각 서비스에 수행할 작업을 지시합니다.
• 코레오그래피: 서비스는 다른 서비스의 이벤트와 메시지에 반응하며 중앙 제어 지점이 없습니다.

사가 패턴은 장기 실행 트랜잭션의 경우 2PC(2단계 커밋) 프로토콜보다 선호됩니다. 2PC는 마이크로서비스 환경에서 성능과 확장성에 심각한 영향을 미칠 수 있는 확장된 잠금 기간을 유발할 수 있기 때문입니다.

API 게이트웨이 패턴

클라이언트(예: 모바일 앱, 웹사이트)가 수십 개의 마이크로서비스와 직접 통신하는 대신, API 게이트웨이 패턴은 단일 진입점을 도입합니다. 클라이언트는 API 게이트웨이에 요청을 보내고, 게이트웨이는 이를 적절한 백엔드 서비스로 전달합니다. 게이트웨이는 인증, 로깅, 속도 제한, 로드 밸런싱과 같은 교차 관심사를 처리하여 클라이언트의 작업을 단순화하고 내부 서비스 아키텍처와 분리합니다.

이 지식을 활용해야 할 방법

마이크로서비스 아키텍처가 무엇인지 이해하는 것은 첫걸음입니다. 시작하기 전에 다음 실용적인 조언을 고려하세요.

1. 확실하지 않다면 모놀리스로 시작하세요: 성공적인 많은 마이크로서비스는 잘 구조화된 모놀리스에서 시작되었습니다. 초기에는 모놀리식 애플리케이션을 구축하고 반복하는 것이 더 쉬운 경우가 많으며, 경계가 명확해지고 시스템 복잡성이 증가함에 따라 이를 서비스로 분해합니다.
2. 팀의 기술 수준을 평가하세요: 마이크로서비스는 고도로 분산된 시스템입니다. 이 아키텍처를 채택하기 전에 "팀이 성공할 수 있는 기술과 경험을 갖추고 있는지 신중하게 평가"하세요.
3. 비즈니스 도메인을 중심으로 서비스를 모델링하세요: DDD(도메인 주도 설계)를 사용하여 "경계 컨텍스트"를 식별하고 서비스에 대한 명확하고 논리적인 경계를 정의하세요. "비즈니스 도메인에 대한 깊은 이해 없이 마이크로서비스를 구현하는" 안티패턴을 피하세요.
4. DevOps와 자동화를 수용하세요: 성공적인 마이크로서비스 아키텍처는 성숙한 DevOps 문화를 필요로 합니다. 시스템을 관리하려면 강력한 CI/CD 파이프라인, 컨테이너 오케스트레이션(예: Kubernetes), 포괄적인 관찰 가능성 전략(로깅, 모니터링, 분산 추적)이 필요합니다.

— Editorial Team