프론트엔드 엣지 컴퓨팅 요청 병합: 다중 요청 최적화

점점 더 분산되고 성능에 민감해지는 오늘날의 웹 애플리케이션에서는 프론트엔드 애플리케이션이 백엔드 서비스와 상호 작용하는 방식을 최적화하는 것이 매우 중요합니다. 사용자들은 지리적 위치나 네트워크 조건에 관계없이 거의 즉각적인 응답을 기대합니다. 프론트엔드 엣지 컴퓨팅은 요청 병합(request coalescing) 기술과 결합하여 이러한 문제를 해결할 수 있는 강력한 솔루션을 제공합니다.

프론트엔드 엣지 컴퓨팅이란 무엇인가?

프론트엔드 엣지 컴퓨팅은 프론트엔드 애플리케이션 로직 및 데이터 처리의 일부를 사용자에게 더 가까운 곳, 일반적으로 전 세계에 분산된 엣지 서버로 이동시키는 것을 포함합니다. 이를 통해 데이터가 이동해야 하는 거리를 줄여 지연 시간을 최소화하고 전반적인 사용자 경험을 개선합니다. 일반적인 엣지 컴퓨팅 작업은 다음과 같습니다.

• 콘텐츠 캐싱: 정적 자산(이미지, CSS, JavaScript)을 엣지 서버에 저장하여 더 빠른 전송을 가능하게 합니다.
• 동적 콘텐츠 조립: 엣지에서 개인화된 콘텐츠를 생성하여 오리진 서버의 부하를 줄입니다.
• 인증 및 인가: 엣지에서 사용자 인증 및 인가를 처리하여 보안을 강화하고 지연 시간을 줄입니다.
• 데이터 변환: 데이터가 사용자 기기에 도달하기 전에 클라이언트가 예상하는 형식으로 데이터를 변환합니다.

이러한 작업을 엣지에서 수행함으로써 웹 애플리케이션의 응답성과 성능을 크게 향상시킬 수 있으며, 특히 지리적으로 다양한 위치에 있는 사용자에게 유리합니다. 이는 네트워크 인프라가 덜 안정적인 지역의 사용자에게 서비스를 제공하는 애플리케이션에 특히 유용합니다.

다중 요청 문제

현대 웹 애플리케이션은 단일 페이지를 렌더링하거나 단일 사용자 작업을 수행하기 위해 백엔드 서비스에 여러 요청을 보내야 하는 경우가 많습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

• 소셜 미디어 피드는 사용자 프로필, 게시물, 댓글, '좋아요'에 대한 요청이 필요할 수 있습니다.
• 전자상거래 상품 페이지는 상품 상세 정보, 이미지, 리뷰, 관련 상품에 대한 요청이 필요할 수 있습니다.
• 금융 대시보드는 주가, 시장 데이터, 사용자 포트폴리오 정보에 대한 요청이 필요할 수 있습니다.

이러한 각 요청은 지연 시간을 추가하여 페이지가 로드되고 사용자가 애플리케이션과 상호 작용하는 데 걸리는 시간에 영향을 미칩니다. 이 문제는 백엔드 서비스가 사용자로부터 멀리 떨어져 있거나 네트워크 상태가 좋지 않을 때 더욱 악화됩니다. 각 요청이 이전 요청이 완료되기를 기다리는 순차적인 요청 시리즈는 심각한 병목 현상을 초래합니다.

요청 병합(Request Coalescing) 소개

요청 병합은 여러 개별 요청을 단일의 더 큰 요청으로 결합하는 최적화 기술입니다. 이는 TCP 연결 설정, TLS 핸드셰이크, HTTP 헤더 처리와 같이 여러 네트워크 요청을 하는 데 따르는 오버헤드를 줄여줍니다.

기본 아이디어는 유사한 요청을 함께 묶어 단일 작업으로 백엔드 서비스에 보낼 기회를 찾는 것입니다. 그러면 백엔드 서비스는 일괄 처리된 요청을 처리하고 모든 개별 요청에 대한 결과를 포함하는 단일 응답을 반환합니다.

요청 병합의 작동 방식

요청 병합 프로세스는 일반적으로 다음 단계를 포함합니다.

1. 요청 가로채기(Interception): 프론트엔드 엣지 서버가 클라이언트로부터 여러 요청을 가로챕니다.
2. 요청 집계(Aggregation): 서버는 가로챈 요청을 분석하고 다음과 같은 기준에 따라 요청을 결합할 기회를 찾습니다.
   • 유사한 엔드포인트: 동일한 백엔드 엔드포인트에 다른 매개변수를 가진 요청들.
   • 중복되는 데이터 요구사항: 동일한 데이터 필드를 요구하는 요청들.
   • 시간적 근접성: 짧은 시간 내에 이루어진 요청들.
3. 일괄 요청 생성: 서버는 모든 개별 요청을 포함하는 단일 일괄 요청을 생성합니다. 일괄 요청의 형식은 백엔드 서비스의 API에 따라 다릅니다. 일반적인 형식에는 JSON 배열, GraphQL 쿼리, 사용자 지정 프로토콜이 포함됩니다.
4. 일괄 요청 전송: 서버는 일괄 요청을 백엔드 서비스로 보냅니다.
5. 백엔드 처리: 백엔드 서비스는 일괄 요청을 수신하고, 일괄 처리 내의 각 개별 요청을 처리하며, 모든 요청에 대한 결과를 포함하는 단일 응답을 생성합니다.
6. 응답 분해: 서버는 백엔드 서비스로부터 일괄 응답을 수신하고 이를 각 원래 요청에 대한 개별 응답으로 분해합니다.
7. 응답 전달: 서버는 개별 응답을 클라이언트로 전달합니다.

요청 병합의 이점

요청 병합은 다음과 같은 몇 가지 주요 이점을 제공합니다.

• 지연 시간 감소: 네트워크 요청 수를 줄임으로써 요청 병합은 지연 시간을 크게 줄여 페이지 로드 시간을 단축하고 사용자 경험을 개선합니다.
• 리소스 활용도 향상: 네트워크 요청이 줄어들면 프론트엔드 및 백엔드 서버 모두의 오버헤드가 줄어들어 리소스 활용도와 확장성이 향상됩니다.
• 네트워크 혼잡 감소: 여러 요청을 하나로 통합함으로써 요청 병합은 특히 트래픽이 많은 시나리오에서 네트워크 혼잡을 줄입니다.
• 백엔드 로직 단순화: 경우에 따라 요청 병합은 백엔드 서비스가 단일 트랜잭션으로 여러 요청을 처리할 수 있게 하여 백엔드 로직을 단순화할 수 있습니다.

실제 사례 및 사용 예시

요청 병합은 다양한 실제 시나리오에 적용될 수 있습니다.

• 전자상거래: 상품 페이지에서 상품 상세 정보, 이미지, 리뷰, 관련 상품에 대한 여러 요청을 단일 요청으로 병합할 수 있습니다.
• 소셜 미디어: 소셜 미디어 피드에서 사용자 프로필, 게시물, 댓글, '좋아요'에 대한 여러 요청을 병합할 수 있습니다.
• 금융 애플리케이션: 금융 대시보드에서 주가, 시장 데이터, 사용자 포트폴리오 정보에 대한 여러 요청을 병합할 수 있습니다.
• 콘텐츠 관리 시스템(CMS): 웹페이지에 여러 콘텐츠 블록이나 위젯을 로드하는 것을 요청 병합을 통해 최적화할 수 있습니다.
• 게임: 게임 자산, 사용자 프로필, 리더보드 데이터를 로드하는 데 요청 병합이 유용할 수 있습니다.

예시: 전 세계 사용자에게 서비스를 제공하는 전자상거래 애플리케이션을 생각해 봅시다. 일본의 사용자가 상품 페이지를 탐색할 때, 기기와 미국에 있는 오리진 서버 사이의 거리 때문에 높은 지연 시간을 경험할 수 있습니다. 일본의 엣지 서버에서 요청 병합을 구현함으로써, 애플리케이션은 상품 상세 정보, 이미지, 리뷰에 대한 여러 요청을 오리진 서버에 대한 단일 요청으로 결합할 수 있습니다. 이는 일본 사용자의 전체적인 지연 시간을 크게 줄이고 사용자 경험을 향상시킵니다.

구현 시 고려사항

요청 병합을 구현하려면 여러 요소를 신중하게 고려해야 합니다.

• 백엔드 API 설계: 백엔드 API는 일괄 요청을 지원하도록 설계되어야 합니다. 이는 여러 요청을 입력으로 받는 새로운 엔드포인트를 만들거나 기존 엔드포인트를 수정하여 일괄 요청을 처리하도록 하는 것을 포함할 수 있습니다.
• 요청 집계 로직: 요청 집계 로직은 오류나 불일치를 유발하지 않으면서 요청을 효과적으로 결합할 기회를 식별하도록 신중하게 설계되어야 합니다.
• 일괄 요청 형식: 일괄 요청의 형식은 백엔드 서비스와 호환되어야 합니다. 일반적인 형식에는 JSON 배열, GraphQL 쿼리, 사용자 지정 프로토콜이 포함됩니다.
• 오류 처리: 오류 처리 로직은 일괄 처리 내 개별 요청 처리 중에 발생하는 오류를 처리할 수 있어야 합니다.
• 성능 모니터링: 요청 병합 구현의 성능을 주의 깊게 모니터링하여 실제로 성능을 개선하고 새로운 병목 현상을 유발하지 않는지 확인해야 합니다.
• 캐싱 전략: 병합 후에도 오리진 서버에 대한 중복 요청을 방지하기 위해 캐싱 메커니즘을 최적화해야 합니다.
• 보안: 요청 병합 취약점을 악용하는 악의적인 공격으로부터 보호하기 위해 적절한 보안 조치를 구현해야 합니다.

기술 및 도구

요청 병합을 구현하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 기술과 도구가 있습니다.

• API 게이트웨이: API 게이트웨이는 요청을 백엔드 서비스로 라우팅하기 전에 가로채고 집계하는 데 사용할 수 있습니다. 예로는 Kong, Apigee, AWS API Gateway가 있습니다.
• 엣지 컴퓨팅 플랫폼: Cloudflare Workers, AWS Lambda@Edge, Fastly와 같은 엣지 컴퓨팅 플랫폼을 사용하여 엣지에서 요청 병합 로직을 구현할 수 있습니다.
• GraphQL: GraphQL은 클라이언트가 필요한 데이터를 정확하게 지정할 수 있게 해주어 관련 데이터를 가져오는 데 필요한 요청 수를 줄임으로써 요청 병합을 단순화할 수 있습니다.
• 사용자 지정 프록시: Node.js나 Python과 같은 언어를 사용하여 요청 병합 로직을 구현하는 사용자 지정 프록시를 구축할 수 있습니다.
• 서비스 메시: Istio나 Linkerd와 같은 서비스 메시는 트래픽 관리 및 요청 라우팅 기능을 제공하여 요청 병합에 활용될 수 있습니다.

Cloudflare Workers 사용 예시: Cloudflare Worker를 엣지 로케이션에 배포하고 특정 API 엔드포인트에 대한 요청을 가로채도록 구성할 수 있습니다. 그러면 Worker는 짧은 시간 창 내에 이루어진 여러 요청을 버퍼링하고 이를 오리진 서버에 대한 단일 요청으로 결합할 수 있습니다. 그런 다음 Worker는 오리진 서버의 응답을 구문 분석하고 원래 클라이언트에게 개별 결과를 반환합니다.

과제 및 고려사항

요청 병합은 상당한 이점을 제공하지만 몇 가지 과제도 있습니다.

• 복잡성 증가: 요청 병합을 구현하면 프론트엔드 및 백엔드 아키텍처 모두에 복잡성이 추가됩니다.
• 오류 발생 가능성: 요청 집계 또는 분해 로직의 오류는 잘못된 결과로 이어질 수 있습니다.
• 캐시 무효화: 요청을 병합하면 캐시 무효화 전략이 복잡해질 수 있습니다. 한 리소스의 변경이 일괄 처리된 다른 리소스의 유효성에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.
• API 호환성: 모든 백엔드 API가 일괄 요청을 지원하도록 설계된 것은 아니므로 백엔드 서비스를 수정해야 할 수 있습니다.
• 모니터링 및 디버깅: 복잡성 증가로 인해 요청 병합 구현을 모니터링하고 디버깅하는 것이 어려울 수 있습니다.
• 스로틀링 및 속도 제한: 남용을 방지하고 공정한 리소스 할당을 보장하기 위해 스로틀링 및 속도 제한 전략을 신중하게 고려해야 합니다.

요청 병합 구현을 위한 모범 사례

요청 병합을 성공적으로 구현하려면 다음 모범 사례를 따르십시오.

• 애플리케이션의 요청 패턴을 명확히 이해하는 것부터 시작하세요. 가장 일반적인 다중 요청 시나리오를 식별하고 먼저 이를 최적화하는 데 집중하세요.
• 백엔드 API를 효율적으로 배치 요청을 지원하도록 설계하세요. 일괄 요청 및 응답에 대해 잘 정의된 형식을 사용하세요.
• 강력한 오류 처리 및 로깅을 구현하세요. 요청 집계, 일괄 요청 처리 및 응답 분해 중에 발생하는 오류를 추적하세요.
• 요청 병합 구현의 성능을 모니터링하세요. 지연 시간, 처리량, 오류율과 같은 메트릭을 추적하세요.
• 구현을 철저히 테스트하세요. 단위 테스트, 통합 테스트, 엔드투엔드 테스트를 사용하여 구현이 올바르게 작동하는지 확인하세요.
• 캐싱에 미치는 영향을 고려하세요. 요청 병합과 호환되는 캐싱 전략을 설계하세요.
• 구현을 철저히 문서화하세요. 다른 개발자가 이해하고 유지 관리할 수 있도록 구현을 잘 문서화하세요.
• 구현을 반복하고 개선하세요. 요청 병합은 지속적인 최적화 과정입니다. 구현 성능을 지속적으로 모니터링하고 필요에 따라 조정하세요.

요청 병합의 미래 동향

요청 병합 분야는 끊임없이 발전하고 있습니다. 몇 가지 미래 동향은 다음과 같습니다.

• AI 기반 요청 병합: 머신러닝을 사용하여 복잡한 패턴과 관계를 기반으로 요청을 결합할 기회를 자동으로 식별합니다.
• 동적 요청 병합: 실시간 네트워크 조건 및 사용자 행동에 따라 요청 병합 전략을 조정합니다.
• 서버리스 컴퓨팅과의 통합: 서버리스 기능을 사용하여 엣지에서 요청 병합 로직을 구현합니다.
• 일괄 요청 형식의 표준화: 서로 다른 시스템 간의 상호 운용성을 개선하기 위해 일괄 요청에 대한 표준 형식을 개발합니다.
• 강화된 보안 기능: 요청 병합 취약점을 악용하는 악의적인 공격으로부터 보호하기 위한 고급 보안 조치를 구현합니다.

결론

프론트엔드 엣지 컴퓨팅 요청 병합은 웹 애플리케이션의 성능과 사용자 경험을 크게 향상시킬 수 있는 강력한 최적화 기술입니다. 지연 시간을 줄이고, 리소스 활용도를 개선하며, 백엔드 로직을 단순화함으로써 요청 병합은 조직이 전 세계 사용자에게 더 빠르고 반응성이 뛰어난 애플리케이션을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 요청 병합을 구현하려면 신중한 계획과 실행이 필요하지만, 그 이점은 특히 지리적으로 다양한 위치에 있거나 복잡한 데이터 요구 사항을 가진 사용자에게 서비스를 제공하는 애플리케이션의 경우 노력할 가치가 충분합니다. 웹 애플리케이션이 점점 더 분산되고 성능에 민감해짐에 따라, 요청 병합은 긍정적인 사용자 경험을 보장하기 위한 더욱 중요한 최적화 기술이 될 것입니다.