프론트엔드 API 게이트웨이: 최신 웹 애플리케이션을 위한 서비스 메시 및 라우팅

오늘날의 복잡한 웹 애플리케이션 환경에서 잘 정의된 아키텍처는 확장성, 유지 관리성 및 보안에 매우 중요합니다. 이 아키텍처의 핵심 구성 요소 중 하나는 프론트엔드 API 게이트웨이(Backend for Frontend 또는 BFF라고도 함)입니다. 이 블로그 게시물에서는 프론트엔드 API 게이트웨이의 개념을 자세히 살펴보고 서비스 메시에서의 역할과 다양한 라우팅 전략을 살펴봅니다.

프론트엔드 API 게이트웨이란 무엇입니까?

프론트엔드 API 게이트웨이는 클라이언트 애플리케이션(예: 웹 브라우저, 모바일 앱)이 여러 백엔드 서비스와 상호 작용하기 위한 리버스 프록시 및 단일 진입점 역할을 합니다. 프론트엔드를 백엔드 아키텍처의 복잡성으로부터 분리하여 개발을 단순화하고 사용자 경험을 향상시킵니다.

프론트엔드 애플리케이션이 여러 백엔드 서비스를 직접 호출하는 대신 API 게이트웨이에 단일 요청을 보냅니다. 그런 다음 게이트웨이는 요청을 적절한 백엔드 서비스로 라우팅하고 필요한 경우 응답을 집계하여 통합된 응답을 클라이언트에 반환합니다.

프론트엔드 API 게이트웨이의 주요 책임:

• 요청 라우팅: 사전 정의된 규칙에 따라 들어오는 요청을 적절한 백엔드 서비스로 전달합니다.
• 요청 변환: 백엔드 서비스와 호환되도록 요청 형식을 수정합니다.
• 응답 집계: 여러 백엔드 서비스의 응답을 클라이언트에 대한 단일 응답으로 결합합니다.
• 인증 및 권한 부여: 사용자의 ID를 확인하고 요청된 리소스에 액세스하는 데 필요한 권한이 있는지 확인합니다.
• 속도 제한 및 스로틀링: 단일 클라이언트 또는 IP 주소에서 오는 요청 수를 제한하여 백엔드 서비스가 과부하되는 것을 방지합니다.
• 캐싱: 자주 액세스하는 데이터를 저장하여 대기 시간을 줄이고 성능을 향상시킵니다.
• 관찰 가능성: 시스템의 상태 및 성능을 모니터링하기 위한 메트릭, 로그 및 추적을 제공합니다.
• 프로토콜 변환: 서로 다른 프로토콜 간에 변환합니다(예: HTTP/1.1에서 HTTP/2, REST에서 gRPC).
• 보안: CORS, SSL 종료 및 입력 유효성 검사와 같은 보안 정책을 구현합니다.

서비스 메시의 역할

서비스 메시(service mesh)는 마이크로서비스 아키텍처 내에서 서비스 간 통신을 관리하는 인프라 계층입니다. 애플리케이션 코드를 변경하지 않고도 트래픽 관리, 관찰 가능성 및 보안과 같은 기능을 제공합니다.

프론트엔드 API 게이트웨이가 클라이언트 애플리케이션과 백엔드 간의 통신을 처리하는 반면, 서비스 메시는 마이크로서비스 *간*의 내부 통신에 중점을 둡니다. 이들은 함께 작동하여 트래픽을 관리하고 전체 시스템의 안정성을 보장하기 위한 포괄적인 솔루션을 제공합니다.

서비스 메시가 프론트엔드 API 게이트웨이를 보완하는 방법:

• 향상된 관찰 가능성: 서비스 메시는 모든 서비스 간 통신에 대한 자세한 메트릭 및 추적 데이터를 제공하므로 성능 병목 현상을 식별하고 문제를 더 쉽게 해결할 수 있습니다. 프론트엔드 API 게이트웨이는 클라이언트 측 성능 및 요청 패턴에 대한 통찰력을 제공합니다.
• 향상된 보안: 서비스 메시는 서비스 수준에서 상호 TLS 및 액세스 제어와 같은 보안 정책을 적용하여 시스템의 전반적인 보안을 더욱 강화할 수 있습니다. 프론트엔드 API 게이트웨이는 에지에서 인증 및 권한 부여를 처리합니다.
• 고급 트래픽 관리: 서비스 메시는 카나리 배포, 블루-그린 배포 및 A/B 테스트와 같은 고급 트래픽 관리 기술을 구현할 수 있습니다. 프론트엔드 API 게이트웨이는 사용자 속성 또는 지리적 위치에 따라 애플리케이션의 다른 버전으로 트래픽을 라우팅할 수 있습니다.
• 복원력: 서비스 메시는 재시도, 회로 차단기 및 로드 밸런싱과 같은 기능을 제공하여 시스템의 복원력을 향상시킵니다. 프론트엔드 API 게이트웨이는 백엔드 서비스의 오류를 처리하기 위한 폴백 메커니즘을 구현할 수 있습니다.

일반적인 서비스 메시 기술로는 Istio, Linkerd 및 Consul Connect가 있습니다.

프론트엔드 API 게이트웨이의 라우팅 전략

올바른 라우팅 전략을 선택하는 것은 성능, 보안 및 유지 관리성을 최적화하는 데 매우 중요합니다. 다음은 프론트엔드 API 게이트웨이에서 사용되는 몇 가지 일반적인 라우팅 전략입니다.

1. 경로 기반 라우팅

이것은 요청이 URL 경로를 기반으로 라우팅되는 가장 간단한 라우팅 전략입니다. 예를 들어:

• /users -> 사용자 서비스
• /products -> 제품 서비스
• /orders -> 주문 서비스

경로 기반 라우팅은 구현하고 이해하기 쉽지만 URL 구조가 잘 정의되지 않았거나 겹치는 경로가 있는 경우 복잡해질 수 있습니다.

2. 헤더 기반 라우팅

이 전략은 HTTP 헤더 값을 기반으로 요청을 라우팅합니다. 이는 사용자의 장치 유형, 언어 또는 인증 상태를 기반으로 요청을 라우팅하는 데 유용할 수 있습니다. 예를 들어 `Accept-Language` 헤더를 사용하여 애플리케이션의 현지화된 버전으로 요청을 라우팅할 수 있습니다.

예:

요청 헤더 `X-Region: EU`가 있는 경우 요청은 유럽 데이터 센터로 라우팅됩니다. `X-Region: US`가 있는 경우 미국 데이터 센터로 라우팅됩니다. 이를 통해 데이터 주권 규정 준수가 가능합니다.

3. 쿼리 매개변수 기반 라우팅

이 전략은 URL의 쿼리 매개변수 값을 기반으로 요청을 라우팅합니다. 이는 애플리케이션의 특정 기능 또는 실험적 버전을 기반으로 요청을 라우팅하는 데 유용할 수 있습니다.

예:

게임 플랫폼에서 이를 사용할 수 있습니다. URL `https://example.com/game?version=beta`는 사용자를 게임의 베타 테스트 서버로 안내할 수 있으며, `https://example.com/game?version=stable`은 프로덕션 환경으로 연결됩니다.

4. 메서드 기반 라우팅

이 전략은 HTTP 메서드(예: GET, POST, PUT, DELETE)를 기반으로 요청을 라우팅합니다. 이는 일반적으로 RESTful API에서 다른 메서드를 다른 백엔드 서비스 또는 작업에 매핑하는 데 사용됩니다.

5. 콘텐츠 기반 라우팅

이 전략은 요청 본문의 내용을 기반으로 요청을 라우팅합니다. 이는 데이터 형식(예: JSON, XML) 또는 요청 유형(예: 사용자 생성, 제품 업데이트)을 기반으로 요청을 라우팅하는 데 유용할 수 있습니다. 이는 일반적으로 더 복잡한 구문 분석을 포함하며 대기 시간을 유발할 수 있습니다.

예:

전자 상거래 플랫폼은 장바구니 페이로드가 포함된 요청을 '결제' 서비스로 라우팅하고 제품 세부 정보가 포함된 요청을 '제품 정보' 서비스로 라우팅할 수 있습니다.

6. 가중 라우팅

가중 라우팅은 사전 정의된 가중치를 기반으로 여러 백엔드 서비스에 트래픽을 분산하는 데 사용됩니다. 이는 일반적으로 카나리 배포 또는 A/B 테스트에 사용되며, 애플리케이션의 새 버전을 소수의 사용자에게 점진적으로 배포하려는 경우에 사용됩니다.

예:

애플리케이션의 기존 버전에 90%의 트래픽을 라우팅하고 새 버전에 10%를 라우팅할 수 있습니다. 새 버전의 성능을 모니터링하면서 모든 트래픽을 처리할 때까지 가중치를 점진적으로 늘릴 수 있습니다.

7. 지리적 라우팅(Geo-Routing)

이 방법은 클라이언트의 지리적 위치(IP 주소 또는 기타 수단에서 파생됨)를 사용하여 요청을 가장 가까운 또는 가장 적절한 백엔드 서비스 인스턴스로 라우팅합니다. 이렇게 하면 대기 시간이 최소화되고 다양한 지역의 사용자의 성능이 향상됩니다. 이는 전역적으로 분산된 애플리케이션에 매우 중요합니다.

예:

스트리밍 서비스는 유럽의 사용자를 유럽에 있는 서버로 라우팅하고 북미의 사용자를 북미에 있는 서버로 라우팅할 수 있습니다.

8. 사용자 기반 라우팅

라우팅 결정은 인증된 사용자를 기반으로 합니다. 다른 사용자 그룹은 애플리케이션의 다른 기능 또는 버전에 액세스할 수 있습니다. 이를 통해 개인화된 경험과 제어된 기능 롤아웃이 가능합니다.

예:

프리미엄 가입자에게는 대기 시간이 짧은 서버로 라우팅할 수 있고, 무료 사용자는 표준 인프라로 연결할 수 있습니다.

프론트엔드 API 게이트웨이 사용의 이점

프론트엔드 API 게이트웨이를 구현하면 다음과 같은 몇 가지 중요한 이점이 있습니다.

• 향상된 성능: API 게이트웨이는 요청을 집계하고 데이터를 캐싱하여 백엔드 서비스에 대한 요청 수를 줄여 전반적인 성능을 향상시키고 대기 시간을 줄일 수 있습니다.
• 단순화된 프론트엔드 개발: API 게이트웨이는 프론트엔드를 백엔드에서 분리하여 프론트엔드 개발자가 백엔드 아키텍처의 복잡성에 대해 걱정하지 않고 사용자 인터페이스 구축에 집중할 수 있도록 합니다.
• 향상된 보안: API 게이트웨이는 인증, 권한 부여 및 속도 제한과 같은 보안 정책을 적용하여 백엔드 서비스를 악성 공격으로부터 보호할 수 있습니다.
• 확장성 향상: API 게이트웨이는 여러 백엔드 서비스에 트래픽을 분산하여 시스템이 증가된 부하를 처리하기 위해 더 쉽게 확장할 수 있도록 합니다.
• 중앙 집중식 API 관리: API 게이트웨이는 API를 관리하고 모니터링하기 위한 중앙 지점을 제공하여 사용량을 추적하고 문제를 식별하고 정책을 적용하는 것을 더 쉽게 만듭니다.
• 기술에 구애받지 않는 프론트엔드: 프론트엔드 팀은 백엔드에 대해 걱정할 필요가 없으므로 사용자 인터페이스를 구축하기 위해 새로운 기술을 선택하는 데 훨씬 더 유연해집니다.

올바른 기술 선택

프론트엔드 API 게이트웨이를 구현하는 데 사용할 수 있는 여러 기술이 있으며 각 기술에는 고유한 강점과 약점이 있습니다. 몇 가지 인기 있는 옵션은 다음과 같습니다.

• NGINX: API 게이트웨이로 구성할 수 있는 고성능 웹 서버 및 리버스 프록시입니다.
• HAProxy: 또 다른 인기 있는 오픈 소스 로드 밸런서 및 리버스 프록시입니다.
• Kong: NGINX를 기반으로 구축된 오픈 소스 API 게이트웨이입니다.
• Tyk: 기본 제공 API 관리 기능이 있는 오픈 소스 API 게이트웨이입니다.
• API 관리 플랫폼(예: Apigee, Mulesoft): API를 관리하고 보호하기 위한 포괄적인 기능 세트를 제공하는 상용 플랫폼입니다. 여기에는 일반적으로 API 분석, 개발자 포털 및 수익 창출 기능이 포함됩니다.
• 클라우드 공급자 솔루션(예: AWS API Gateway, Azure API Management, Google Cloud API Gateway): 주요 클라우드 공급자가 제공하는 클라우드 기반 API 게이트웨이 서비스입니다. 이러한 서비스는 클라우드 공급자의 에코시스템과 긴밀하게 통합되어 있으며 확장성, 보안 및 사용 편의성을 제공합니다.
• GraphQL 게이트웨이(예: Apollo Gateway, StepZen): 스키마 구성 및 페더레이션과 같은 기능을 제공하는 GraphQL API용으로 설계된 전문 게이트웨이입니다.

기술을 선택할 때는 성능, 확장성, 보안, 사용 편의성 및 비용과 같은 요소를 고려하십시오. 기존 인프라 및 전문성도 고려해야 합니다. 이미 다른 용도로 NGINX를 사용하고 있는 경우 API 게이트웨이로 사용하는 것이 좋은 선택일 수 있습니다. 더 고급 API 관리 기능이 필요한 경우 상용 API 관리 플랫폼이 더 나은 옵션일 수 있습니다.

구현 고려 사항

프론트엔드 API 게이트웨이를 구현하려면 신중한 계획과 실행이 필요합니다. 다음은 몇 가지 중요한 고려 사항입니다.

• API 설계: 프론트엔드를 염두에 두고 API를 설계하십시오. 클라이언트 애플리케이션의 요구 사항을 고려하고 사용하기 쉽고 효율적인 API를 설계하십시오.
• 인증 및 권한 부여: 무단 액세스로부터 백엔드 서비스를 보호하기 위해 강력한 인증 및 권한 부여 메커니즘을 구현하십시오. OAuth 2.0 및 OpenID Connect와 같은 업계 표준 프로토콜을 사용하는 것을 고려하십시오.
• 오류 처리: 클라이언트 애플리케이션에 유익한 오류 메시지를 제공하기 위해 적절한 오류 처리를 구현하십시오. 개발자가 문제를 더 쉽게 디버그할 수 있도록 일관된 오류 코드와 메시지를 사용하십시오.
• 모니터링 및 로깅: API 게이트웨이 및 백엔드 서비스의 상태 및 성능을 추적하기 위해 포괄적인 모니터링 및 로깅을 구현하십시오. Prometheus, Grafana 및 ELK 스택과 같은 도구를 사용하여 메트릭 및 로그를 수집하고 분석하십시오.
• 속도 제한 및 스로틀링: 백엔드 서비스가 과부하되는 것을 방지하기 위해 속도 제한 및 스로틀링을 구현하십시오. 백엔드 서비스의 용량과 예상 트래픽 패턴을 기반으로 적절한 제한을 정의하십시오.
• 캐싱: 대기 시간을 줄이고 성능을 향상시키기 위해 캐싱을 구현하십시오. 콘텐츠 기반 캐싱 또는 시간 기반 캐싱과 같이 애플리케이션에 적합한 캐싱 전략을 사용하십시오.
• 테스트: API 게이트웨이 및 백엔드 서비스가 올바르게 작동하는지 확인하기 위해 철저히 테스트하십시오. 자동화된 테스트 도구를 사용하여 단위 테스트, 통합 테스트 및 엔드 투 엔드 테스트를 실행하십시오.
• 설명서: API에 대한 명확하고 포괄적인 설명서를 작성하십시오. Swagger/OpenAPI와 같은 도구를 사용하여 API 설명서를 자동으로 생성하십시오. 설명서는 API 엔드포인트, 요청 매개변수, 응답 형식 및 오류 코드를 명확하게 설명해야 합니다.
• 보안 강화: API 게이트웨이 및 백엔드 서비스의 보안 구성을 정기적으로 검토하고 업데이트하십시오. 보안 패치를 즉시 적용하고 보안 모범 사례를 따르십시오.

실제 사례

• 전자 상거래 플랫폼: 대규모 전자 상거래 플랫폼은 프론트엔드 API 게이트웨이를 사용하여 제품 카탈로그, 주문 관리 및 결제 처리와 같은 다양한 백엔드 서비스의 데이터를 집계합니다. 게이트웨이는 또한 인증 및 권한 부여를 처리하여 고객 데이터에 대한 보안 액세스를 보장합니다.
• 미디어 스트리밍 서비스: 미디어 스트리밍 서비스는 프론트엔드 API 게이트웨이를 사용하여 사용자의 위치에 따라 다른 콘텐츠 전송 네트워크(CDN)로 요청을 라우팅합니다. 게이트웨이는 또한 트랜스코딩 및 콘텐츠 최적화를 처리하여 다양한 장치의 사용자를 위한 원활한 스트리밍 경험을 보장합니다.
• 금융 기관: 금융 기관은 프론트엔드 API 게이트웨이를 사용하여 모바일 뱅킹 애플리케이션에 API를 노출합니다. 게이트웨이는 인증, 권한 부여 및 데이터 암호화를 처리하여 중요한 금융 데이터의 보안을 보장합니다.
• 글로벌 소셜 미디어 네트워크: 글로벌 소셜 미디어 네트워크는 프론트엔드 API 게이트웨이를 통해 지리적 라우팅을 사용하여 사용자를 가장 가까운 데이터 센터로 안내하여 특히 이미지 및 비디오 업로드에서 대기 시간을 줄이고 사용자 경험을 개선합니다.

미래 동향

• 서버리스 API 게이트웨이: 서버리스 컴퓨팅의 부상으로 인프라 관리 없이 API 트래픽을 자동으로 확장하고 관리할 수 있는 서버리스 API 게이트웨이 개발이 이어지고 있습니다. 예로는 API 게이트웨이와 통합된 AWS Lambda 기능이 있습니다.
• GraphQL 페더레이션: GraphQL 페더레이션을 통해 여러 GraphQL API를 단일 통합 API로 결합할 수 있습니다. 이렇게 하면 프론트엔드 개발을 단순화하고 백엔드 서비스에 대한 요청 수를 줄여 성능을 향상시킬 수 있습니다. Apollo Federation과 같은 솔루션이 점점 더 대중화되고 있습니다.
• AI 기반 API 게이트웨이: 인공 지능(AI)은 이상 감지, 위협 감지 및 성능 최적화와 같은 API 게이트웨이 기능을 향상시키는 데 사용되고 있습니다. AI 기반 API 게이트웨이는 보안 위협을 자동으로 식별하고 완화하며 실시간 트래픽 패턴을 기반으로 API 성능을 최적화할 수 있습니다.
• 게이트웨이의 WebAssembly(Wasm): WebAssembly를 사용하면 에지에서 고성능 코드를 실행할 수 있으므로 사용자 지정 요청 변환 및 보안 정책과 같은 고급 기능을 상당한 성능 오버헤드 없이 API 게이트웨이에서 직접 구현할 수 있습니다.

결론

프론트엔드 API 게이트웨이는 클라이언트 애플리케이션이 백엔드 서비스와 상호 작용하기 위한 단일 진입점을 제공하는 최신 웹 애플리케이션 아키텍처의 중요한 구성 요소입니다. 적절한 라우팅 전략, 보안 정책 및 캐싱 메커니즘을 구현하여 애플리케이션의 성능, 확장성 및 보안을 크게 향상시킬 수 있습니다. 프론트엔드 API 게이트웨이를 서비스 메시와 통합하면 관찰 가능성과 복원력이 더욱 향상됩니다.

특정 요구 사항을 신중하게 고려하고 올바른 기술을 선택하면 개발을 단순화하고 사용자 경험을 개선하며 백엔드 서비스를 보호하는 강력하고 확장 가능한 프론트엔드 API 게이트웨이를 구축할 수 있습니다.