계약 테스트: 마이크로서비스 환경에서 API 호환성 보장하기

현대 소프트웨어 환경에서 마이크로서비스 아키텍처는 확장성, 독립적 배포, 기술 다양성과 같은 이점을 제공하며 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 그러나 이러한 분산 시스템은 서비스 간의 원활한 통신과 호환성을 보장하는 데 어려움을 초래합니다. 주요 과제 중 하나는 특히 여러 팀이나 조직이 API를 관리할 때 API 간의 호환성을 유지하는 것입니다. 바로 이 지점에서 계약 테스트가 필요합니다. 이 글에서는 계약 테스트의 원칙, 이점, 구현 전략 및 실제 사례를 다루는 종합적인 가이드를 제공합니다.

계약 테스트란 무엇인가?

계약 테스트는 API 제공자가 소비자의 기대를 준수하는지 확인하는 기법입니다. 깨지기 쉽고 유지 관리가 어려운 기존의 통합 테스트와 달리, 계약 테스트는 소비자와 제공자 간의 계약에 중점을 둡니다. 이 계약은 요청 형식, 응답 구조, 데이터 유형을 포함한 예상되는 상호 작용을 정의합니다.

핵심적으로 계약 테스트는 제공자가 소비자가 만든 요청을 이행할 수 있는지, 그리고 소비자가 제공자로부터 받은 응답을 올바르게 처리할 수 있는지 확인하는 것입니다. 이는 소비자와 제공자 팀이 이러한 계약을 정의하고 시행하기 위한 협업입니다.

계약 테스트의 핵심 개념

소비자(Consumer): 다른 서비스가 제공하는 API에 의존하는 애플리케이션 또는 서비스입니다.
제공자(Provider): 다른 서비스에서 소비할 수 있도록 API를 노출하는 애플리케이션 또는 서비스입니다.
계약(Contract): 소비자와 제공자 간의 합의로, 예상되는 상호 작용을 정의합니다. 이는 일반적으로 요청 및 응답 집합으로 표현됩니다.
검증(Verification): 제공자가 계약을 준수하는지 확인하는 과정입니다. 이는 제공자의 실제 API 구현에 대해 계약 테스트를 실행하여 수행됩니다.

계약 테스트가 왜 중요한가?

계약 테스트는 마이크로서비스 아키텍처의 몇 가지 중요한 과제를 해결합니다:

1. 통합 실패 방지

계약 테스트의 가장 큰 이점 중 하나는 통합 실패를 방지하는 데 도움이 된다는 것입니다. 제공자가 계약을 준수하는지 확인함으로써 개발 주기 초기에 잠재적인 호환성 문제를 포착하여 프로덕션에 도달하기 전에 해결할 수 있습니다. 이는 런타임 오류 및 서비스 중단의 위험을 줄여줍니다.

예시: 독일의 소비자 서비스가 통화 변환을 위해 미국의 제공자 서비스에 의존한다고 상상해 보십시오. 만약 제공자가 소비자에게 알리지 않고 API를 변경하여 다른 통화 코드 형식(예: "EUR"에서 "EU"로 변경)을 사용한다면 소비자 서비스는 중단될 수 있습니다. 계약 테스트는 제공자가 여전히 예상된 통화 코드 형식을 지원하는지 확인함으로써 배포 전에 이러한 변경을 잡아낼 것입니다.

2. 독립적인 개발 및 배포 지원

계약 테스트는 소비자 및 제공자 팀이 독립적으로 작업하고 서로 다른 시점에 서비스를 배포할 수 있도록 합니다. 계약이 기대를 정의하기 때문에 팀은 긴밀하게 협력할 필요 없이 서비스를 개발하고 테스트할 수 있습니다. 이는 민첩성을 높이고 출시 주기를 단축시킵니다.

예시: 캐나다의 전자상거래 플랫폼이 인도에 기반을 둔 제3자 결제 게이트웨이를 사용합니다. 결제 게이트웨이가 합의된 계약을 준수하는 한, 전자상거래 플랫폼은 결제 게이트웨이와의 통합을 독립적으로 개발하고 테스트할 수 있습니다. 결제 게이트웨이 팀 또한 계약을 계속 준수하는 한 전자상거래 플랫폼을 중단시키지 않을 것이라는 것을 알고 서비스를 독립적으로 개발하고 업데이트를 배포할 수 있습니다.

3. API 설계 개선

계약을 정의하는 과정은 더 나은 API 설계로 이어질 수 있습니다. 소비자와 제공자 팀이 계약을 정의하기 위해 협력할 때, 소비자의 요구와 제공자의 기능에 대해 신중하게 생각하게 됩니다. 이는 더 잘 정의되고, 사용자 친화적이며, 견고한 API를 만드는 결과로 이어질 수 있습니다.

예시: 모바일 앱 개발자(소비자)가 사용자가 콘텐츠를 공유할 수 있도록 소셜 미디어 플랫폼(제공자)과 통합하려고 합니다. 데이터 형식, 인증 방법, 오류 처리 절차를 명시하는 계약을 정의함으로써 모바일 앱 개발자는 통합이 원활하고 신뢰할 수 있도록 보장할 수 있습니다. 소셜 미디어 플랫폼 또한 모바일 앱 개발자의 요구 사항을 명확하게 이해함으로써 향후 API 개선에 정보를 얻을 수 있습니다.

4. 테스트 오버헤드 감소

계약 테스트는 서비스 간의 특정 상호 작용에 집중함으로써 전체적인 테스트 오버헤드를 줄일 수 있습니다. 설정하고 유지하기에 복잡하고 시간이 많이 걸리는 종단 간(end-to-end) 통합 테스트와 비교할 때, 계약 테스트는 더 집중적이고 효율적입니다. 잠재적인 문제를 빠르고 쉽게 찾아냅니다.

예시: 재고 관리, 결제 처리, 배송과 같은 여러 서비스를 포함하는 전체 주문 처리 시스템의 종단 간 테스트를 실행하는 대신, 계약 테스트는 주문 서비스와 재고 서비스 간의 상호 작용에만 구체적으로 집중할 수 있습니다. 이를 통해 개발자는 문제를 더 빨리 격리하고 해결할 수 있습니다.

5. 협업 강화

계약 테스트는 소비자와 제공자 팀 간의 협업을 촉진합니다. 계약을 정의하는 과정은 소통과 합의를 필요로 하며, 시스템의 동작에 대한 공유된 이해를 형성합니다. 이는 더 강력한 관계와 더 효과적인 팀워크로 이어질 수 있습니다.

예시: 브라질에서 항공편 예약 서비스를 개발하는 팀이 글로벌 항공사 예약 시스템과 통합해야 합니다. 계약 테스트는 항공편 예약 서비스 팀과 항공사 예약 시스템 팀 간의 명확한 소통을 통해 계약을 정의하고, 예상 데이터 형식을 이해하며, 잠재적인 오류 시나리오를 처리하도록 요구합니다. 이 협업은 더 견고하고 신뢰할 수 있는 통합으로 이어집니다.

소비자 주도 계약 테스트

계약 테스트에 대한 가장 일반적인 접근 방식은 소비자 주도 계약 테스트(Consumer-Driven Contract Testing, CDCT)입니다. CDCT에서는 소비자가 자신의 특정 요구에 따라 계약을 정의합니다. 그런 다음 제공자는 소비자의 기대를 충족하는지 확인합니다. 이 접근 방식은 제공자가 소비자가 실제로 요구하는 것만 구현하도록 보장하여 과도한 엔지니어링과 불필요한 복잡성의 위험을 줄입니다.

소비자 주도 계약 테스트의 작동 방식:

소비자가 계약을 정의합니다: 소비자 팀은 제공자와의 예상되는 상호 작용을 정의하는 테스트 세트를 작성합니다. 이 테스트는 소비자가 만들 요청과 받기를 기대하는 응답을 명시합니다.
소비자가 계약을 게시합니다: 소비자는 계약을 일반적으로 파일 또는 파일 세트로 게시합니다. 이 계약은 예상되는 상호 작용에 대한 단일 진실 공급원(single source of truth) 역할을 합니다.
제공자가 계약을 검증합니다: 제공자 팀은 계약을 가져와 자신의 API 구현에 대해 실행합니다. 이 검증 과정은 제공자가 계약을 준수하는지 확인합니다.
피드백 루프: 검증 과정의 결과는 소비자와 제공자 팀 모두에게 공유됩니다. 제공자가 계약을 충족하지 못하면 API를 준수하도록 업데이트해야 합니다.

계약 테스트를 위한 도구 및 프레임워크

계약 테스트를 지원하는 여러 도구와 프레임워크가 있으며, 각각의 장단점이 있습니다. 가장 인기 있는 옵션 중 일부는 다음과 같습니다:

Pact: Pact는 소비자 주도 계약 테스트를 위해 특별히 설계된 널리 사용되는 오픈 소스 프레임워크입니다. Java, Ruby, JavaScript, .NET을 포함한 여러 언어를 지원합니다. Pact는 계약 정의를 위한 DSL(Domain Specific Language)과 제공자 준수를 보장하기 위한 검증 프로세스를 제공합니다.
Spring Cloud Contract: Spring Cloud Contract는 Spring 생태계와 원활하게 통합되는 프레임워크입니다. Groovy 또는 YAML을 사용하여 계약을 정의하고 소비자와 제공자 모두를 위한 테스트를 자동으로 생성할 수 있습니다.
Swagger/OpenAPI: 주로 API 문서화에 사용되지만, Swagger/OpenAPI는 계약 테스트에도 사용될 수 있습니다. Swagger/OpenAPI를 사용하여 API 명세를 정의한 다음 Dredd 또는 API Fortress와 같은 도구를 사용하여 API 구현이 명세에 부합하는지 확인할 수 있습니다.
사용자 정의 솔루션: 경우에 따라 기존 테스트 프레임워크 및 라이브러리를 사용하여 자체 계약 테스트 솔루션을 구축할 수도 있습니다. 매우 구체적인 요구 사항이 있거나 계약 테스트를 기존 CI/CD 파이프라인에 특정 방식으로 통합하려는 경우 좋은 옵션이 될 수 있습니다.

계약 테스트 구현: 단계별 가이드

계약 테스트를 구현하려면 몇 가지 단계가 필요합니다. 시작하는 데 도움이 되는 일반적인 가이드는 다음과 같습니다:

1. 계약 테스트 프레임워크 선택

첫 번째 단계는 요구 사항에 맞는 계약 테스트 프레임워크를 선택하는 것입니다. 언어 지원, 사용 편의성, 기존 도구와의 통합, 커뮤니티 지원과 같은 요소를 고려하십시오. Pact는 다재다능함과 포괄적인 기능으로 인해 인기 있는 선택입니다. Spring 생태계를 이미 사용하고 있다면 Spring Cloud Contract가 적합합니다.

2. 소비자 및 제공자 식별

시스템에서 소비자와 제공자를 식별하십시오. 어떤 서비스가 어떤 API에 의존하는지 결정하십시오. 이는 계약 테스트의 범위를 정의하는 데 중요합니다. 처음에는 가장 중요한 상호 작용에 집중하십시오.

3. 계약 정의

소비자 팀과 협력하여 각 API에 대한 계약을 정의하십시오. 이 계약은 예상되는 요청, 응답 및 데이터 유형을 명시해야 합니다. 선택한 프레임워크의 DSL 또는 구문을 사용하여 계약을 정의하십시오.

예시 (Pact 사용):

consumer('OrderService')
  .hasPactWith(provider('InventoryService'));

    state('Inventory is available')
    .uponReceiving('a request to check inventory')
    .withRequest(GET, '/inventory/product123')
    .willRespondWith(OK,
      headers: {
        'Content-Type': 'application/json'
      },
      body: {
        'productId': 'product123',
        'quantity': 10
      }
    );

이 Pact 계약은 OrderService(소비자)가 InventoryService(제공자)에게 `/inventory/product123`으로 GET 요청을 보낼 때, productId와 quantity를 포함하는 JSON 객체로 응답할 것을 기대한다고 정의합니다.

4. 계약 게시

계약을 중앙 저장소에 게시하십시오. 이 저장소는 파일 시스템, Git 저장소 또는 전용 계약 레지스트리가 될 수 있습니다. Pact는 계약을 관리하고 공유하기 위한 전용 서비스인 "Pact Broker"를 제공합니다.

5. 계약 검증

제공자 팀은 저장소에서 계약을 가져와 자신의 API 구현에 대해 실행합니다. 프레임워크는 계약을 기반으로 테스트를 자동으로 생성하고 제공자가 명시된 상호 작용을 준수하는지 확인합니다.

예시 (Pact 사용):

@PactBroker(host = "localhost", port = "80")
public class InventoryServicePactVerification {

  @TestTarget
  public final Target target = new HttpTarget(8080);

  @State("Inventory is available")
  public void toGetInventoryIsAvailable() {
    // 제공자 상태 설정 (예: 모의 데이터)
  }
}

이 코드 조각은 Pact를 사용하여 InventoryService에 대한 계약을 검증하는 방법을 보여줍니다. `@State` 어노테이션은 소비자가 기대하는 제공자의 상태를 정의합니다. `toGetInventoryIsAvailable` 메서드는 검증 테스트를 실행하기 전에 제공자 상태를 설정합니다.

6. CI/CD와 통합

계약 테스트를 CI/CD 파이프라인에 통합하십시오. 이렇게 하면 소비자나 제공자 중 어느 한쪽에 변경이 있을 때마다 계약이 자동으로 검증되도록 보장합니다. 실패한 계약 테스트는 어느 서비스의 배포든 차단해야 합니다.

7. 계약 모니터링 및 유지 관리

계약을 지속적으로 모니터링하고 유지 관리하십시오. API가 발전함에 따라 변경 사항을 반영하도록 계약을 업데이트하십시오. 계약이 여전히 관련성이 있고 정확한지 정기적으로 검토하십시오. 더 이상 필요하지 않은 계약은 폐기하십시오.

계약 테스트를 위한 모범 사례

계약 테스트를 최대한 활용하려면 다음 모범 사례를 따르십시오:

작게 시작하기: 서비스 간 가장 중요한 상호 작용부터 시작하여 점차적으로 계약 테스트 범위를 확장하십시오.
비즈니스 가치에 집중하기: 가장 중요한 비즈니스 사용 사례를 다루는 계약을 우선 순위로 두십시오.
계약을 단순하게 유지하기: 이해하고 유지 관리하기 어려운 복잡한 계약은 피하십시오.
현실적인 데이터 사용하기: 계약에 현실적인 데이터를 사용하여 제공자가 실제 시나리오를 처리할 수 있는지 확인하십시오. 현실적인 테스트 데이터를 생성하기 위해 데이터 생성기 사용을 고려하십시오.
계약 버전 관리하기: 변경 사항을 추적하고 호환성을 보장하기 위해 계약을 버전 관리하십시오.
변경 사항 전달하기: 계약에 대한 모든 변경 사항을 소비자와 제공자 팀 모두에게 명확하게 전달하십시오.
모든 것을 자동화하기: 계약 정의부터 검증까지 전체 계약 테스트 프로세스를 자동화하십시오.
계약 상태 모니터링하기: 잠재적인 문제를 조기에 식별하기 위해 계약의 상태를 모니터링하십시오.

일반적인 과제와 해결책

계약 테스트는 많은 이점을 제공하지만 몇 가지 과제도 있습니다:

계약 중복: 여러 소비자가 비슷하지만 약간 다른 계약을 가질 수 있습니다. 해결책: 소비자들이 가능한 경우 계약을 통합하도록 권장하십시오. 공통 계약 요소를 공유 구성 요소로 리팩토링하십시오.
제공자 상태 관리: 검증을 위해 제공자 상태를 설정하는 것은 복잡할 수 있습니다. 해결책: 계약 테스트 프레임워크에서 제공하는 상태 관리 기능을 사용하십시오. 상태 설정을 단순화하기 위해 모킹(mocking) 또는 스터빙(stubbing)을 구현하십시오.
비동기 상호 작용 처리: 비동기 상호 작용(예: 메시지 큐)을 계약 테스트하는 것은 어려울 수 있습니다. 해결책: 비동기 통신 패턴을 지원하는 특수 계약 테스트 도구를 사용하십시오. 메시지를 추적하기 위해 상관 관계 ID(correlation ID) 사용을 고려하십시오.
진화하는 API: API가 진화함에 따라 계약을 업데이트해야 합니다. 해결책: 계약에 대한 버전 관리 전략을 구현하십시오. 가능하면 하위 호환성을 유지하는 변경을 하십시오. 모든 이해 관계자에게 변경 사항을 명확하게 전달하십시오.

계약 테스트의 실제 사례

계약 테스트는 다양한 산업에 걸쳐 모든 규모의 회사에서 사용됩니다. 다음은 몇 가지 실제 사례입니다:

Netflix: Netflix는 수백 개의 마이크로서비스 간의 호환성을 보장하기 위해 계약 테스트를 광범위하게 사용합니다. 그들은 특정 요구 사항을 충족하기 위해 자체 맞춤형 계약 테스트 도구를 구축했습니다.
Atlassian: Atlassian은 Jira 및 Confluence와 같은 다양한 제품 간의 통합을 테스트하기 위해 Pact를 사용합니다.
ThoughtWorks: ThoughtWorks는 분산 시스템 전반의 API 호환성을 보장하기 위해 고객 프로젝트에서 계약 테스트를 옹호하고 사용합니다.

계약 테스트 대 다른 테스트 접근 방식

계약 테스트가 다른 테스트 접근 방식과 어떻게 어울리는지 이해하는 것이 중요합니다. 다음은 비교입니다:

단위 테스트: 단위 테스트는 개별 코드 단위를 격리하여 테스트하는 데 중점을 둡니다. 계약 테스트는 서비스 간의 상호 작용을 테스트하는 데 중점을 둡니다.
통합 테스트: 전통적인 통합 테스트는 테스트 환경에 두 개 이상의 서비스를 배포하고 이에 대해 테스트를 실행하여 통합을 테스트합니다. 계약 테스트는 API 호환성을 검증하는 더 목표 지향적이고 효율적인 방법을 제공합니다. 통합 테스트는 깨지기 쉽고 유지 관리가 어려운 경향이 있습니다.
종단 간 테스트(End-to-End Testing): 종단 간 테스트는 여러 서비스와 구성 요소를 포함하는 전체 사용자 흐름을 시뮬레이션합니다. 계약 테스트는 두 개의 특정 서비스 간의 계약에 중점을 두어 더 관리하기 쉽고 효율적입니다. 종단 간 테스트는 전체 시스템이 올바르게 작동하는지 확인하는 데 중요하지만, 실행하는 데 느리고 비용이 많이 들 수 있습니다.

계약 테스트는 이러한 다른 테스트 접근 방식을 보완합니다. 이는 통합 실패에 대한 가치 있는 보호 계층을 제공하여 더 빠른 개발 주기와 더 신뢰할 수 있는 시스템을 가능하게 합니다.

계약 테스트의 미래

계약 테스트는 빠르게 발전하는 분야입니다. 마이크로서비스 아키텍처가 더욱 보편화됨에 따라 계약 테스트의 중요성은 더욱 커질 것입니다. 계약 테스트의 미래 동향은 다음과 같습니다:

향상된 도구: 더 정교하고 사용자 친화적인 계약 테스트 도구를 기대할 수 있습니다.
AI 기반 계약 생성: AI를 사용하여 API 사용 패턴을 기반으로 계약을 자동으로 생성할 수 있습니다.
강화된 계약 거버넌스: 조직은 일관성과 품질을 보장하기 위해 견고한 계약 거버넌스 정책을 구현해야 합니다.
API 게이트웨이와의 통합: 런타임에 계약을 강제하기 위해 계약 테스트를 API 게이트웨이에 직접 통합할 수 있습니다.

결론

계약 테스트는 마이크로서비스 아키텍처에서 API 호환성을 보장하기 위한 필수적인 기법입니다. 소비자와 제공자 간의 계약을 정의하고 시행함으로써 통합 실패를 방지하고, 독립적인 개발 및 배포를 가능하게 하며, API 설계를 개선하고, 테스트 오버헤드를 줄이며, 협업을 강화할 수 있습니다. 계약 테스트를 구현하는 데는 노력과 계획이 필요하지만, 그 이점은 비용을 훨씬 능가합니다. 모범 사례를 따르고 올바른 도구를 사용함으로써 더 신뢰할 수 있고 확장 가능하며 유지 관리하기 쉬운 마이크로서비스 시스템을 구축할 수 있습니다. 작게 시작하고, 비즈니스 가치에 집중하며, 이 강력한 기법의 모든 이점을 누리기 위해 계약 테스트 프로세스를 지속적으로 개선하십시오. API 계약에 대한 공유된 이해를 형성하기 위해 소비자와 제공자 팀 모두를 프로세스에 참여시키는 것을 잊지 마십시오.