JavaScript Async Local Storage: 요청 컨텍스트 관리 마스터하기

현대 JavaScript 개발, 특히 수많은 동시 요청을 처리하는 Node.js 환경에서는 비동기 작업 전반에 걸쳐 컨텍스트를 효과적으로 관리하는 것이 무엇보다 중요합니다. 기존의 접근 방식은 종종 부족하여 복잡한 코드와 잠재적인 데이터 불일치를 초래합니다. 바로 이 지점에서 JavaScript Async Local Storage(ALS)가 빛을 발하며, 특정 비동기 실행 컨텍스트에 로컬인 데이터를 저장하고 검색하는 강력한 메커니즘을 제공합니다. 이 글은 JavaScript 애플리케이션에서 견고한 요청 컨텍스트 관리를 위해 ALS를 이해하고 활용하는 포괄적인 가이드를 제공합니다.

Async Local Storage(ALS)란 무엇인가?

Node.js의 핵심 모듈(v13.10.0에서 도입되어 이후 안정화됨)로 사용 가능한 Async Local Storage는 웹 요청 처리와 같은 비동기 작업의 수명 주기 동안 접근할 수 있는 데이터를 저장할 수 있게 해줍니다. 이것을 스레드-로컬 스토리지 메커니즘과 유사하지만 JavaScript의 비동기적 특성에 맞춰진 것으로 생각할 수 있습니다. 이는 모든 함수에 명시적으로 컨텍스트를 인수로 전달하지 않고도 여러 비동기 호출에 걸쳐 컨텍스트를 유지하는 방법을 제공합니다.

핵심 아이디어는 비동기 작업(예: HTTP 요청 수신)이 시작될 때 해당 작업에 연결된 저장 공간을 초기화할 수 있다는 것입니다. 해당 작업에 의해 직간접적으로 트리거된 모든 후속 비동기 호출은 동일한 저장 공간에 접근할 수 있습니다. 이는 특정 요청이나 트랜잭션과 관련된 상태를 애플리케이션의 여러 부분을 통과하면서 유지하는 데 매우 중요합니다.

Async Local Storage를 사용하는 이유

ALS가 요청 컨텍스트 관리를 위한 매력적인 솔루션이 되는 몇 가지 주요 이점이 있습니다:

• 코드 단순화: 모든 함수에 컨텍스트 객체를 인수로 전달하는 것을 피하여 더 깨끗하고 가독성 높은 코드를 만듭니다. 이는 일관된 컨텍스트 전파를 유지하는 것이 상당한 부담이 될 수 있는 대규모 코드베이스에서 특히 유용합니다.
• 유지보수성 향상: 컨텍스트를 실수로 누락하거나 잘못 전달할 위험을 줄여 더 유지보수하기 쉽고 신뢰할 수 있는 애플리케이션을 만듭니다. ALS 내에서 컨텍스트 관리를 중앙 집중화함으로써 컨텍스트 변경 관리가 더 쉬워지고 오류 발생 가능성이 줄어듭니다.
• 향상된 디버깅: 특정 요청과 관련된 컨텍스트를 검사할 수 있는 중앙 위치를 제공하여 디버깅을 단순화합니다. 데이터의 흐름을 쉽게 추적하고 컨텍스트 불일치와 관련된 문제를 식별할 수 있습니다.
• 데이터 일관성: 비동기 작업 내내 데이터가 일관되게 사용 가능하도록 보장하여 경쟁 조건 및 기타 데이터 무결성 문제를 방지합니다. 이는 복잡한 트랜잭션이나 데이터 처리 파이프라인을 수행하는 애플리케이션에서 특히 중요합니다.
• 추적 및 모니터링: 요청 관련 정보(예: 요청 ID, 사용자 ID)를 ALS 내에 저장하여 요청 추적 및 모니터링을 용이하게 합니다. 이 정보는 시스템의 여러 부분을 통과하는 요청을 추적하는 데 사용될 수 있으며 성능 및 오류율에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다.

Async Local Storage의 핵심 개념

ALS를 효과적으로 사용하려면 다음 핵심 개념을 이해하는 것이 필수적입니다:

• AsyncLocalStorage: ALS 인스턴스를 생성하고 관리하기 위한 주요 클래스입니다. AsyncLocalStorage의 인스턴스를 생성하여 비동기 작업에 특화된 저장 공간을 제공합니다.
• run(store, fn, ...args): 제공된 함수 fn을 주어진 store의 컨텍스트 내에서 실행합니다. store는 fn 내에서 시작된 모든 비동기 작업에서 사용할 수 있는 임의의 값입니다. fn 및 그 비동기 자식들의 실행 중에 후속적으로 getStore()를 호출하면 이 store 값이 반환됩니다.
• enterWith(store): 특정 store로 컨텍스트에 명시적으로 들어갑니다. 이는 `run`보다 덜 일반적이지만, 특히 초기 작업에 의해 직접 트리거되지 않은 비동기 콜백을 처리할 때 특정 시나리오에서 유용할 수 있습니다. 잘못 사용하면 컨텍스트 유출로 이어질 수 있으므로 사용 시 주의해야 합니다.
• exit(fn): 현재 컨텍스트를 나갑니다. `enterWith`와 함께 사용됩니다.
• getStore(): 활성 비동기 컨텍스트와 연관된 현재 store 값을 검색합니다. 활성 store가 없으면 undefined를 반환합니다.
• disable(): AsyncLocalStorage 인스턴스를 비활성화합니다. 비활성화되면 이후의 `run` 또는 `enterWith` 호출은 오류를 발생시킵니다. 이는 종종 테스트나 정리 중에 사용됩니다.

Async Local Storage의 실제 사용 예제

다양한 시나리오에서 ALS를 사용하는 방법을 보여주는 몇 가지 실제 예제를 살펴보겠습니다.

예제 1: 웹 서버에서 요청 ID 추적하기

이 예제는 웹 요청 내의 모든 비동기 작업에서 고유한 요청 ID를 추적하기 위해 ALS를 사용하는 방법을 보여줍니다.

            
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const express = require('express');
const uuid = require('uuid');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();
const app = express();

app.use((req, res, next) => {
  const requestId = uuid.v4();
  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('requestId', requestId);
    next();
  });
});

app.get('/', (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Handling request with ID: ${requestId}`);
  res.send(`Request ID: ${requestId}`);
});

app.get('/another-route', async (req, res) => {
  const requestId = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Handling another route with ID: ${requestId}`);

  // Simulate an asynchronous operation
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));

  const requestIdAfterAsync = asyncLocalStorage.getStore().get('requestId');
  console.log(`Request ID after async operation: ${requestIdAfterAsync}`);

  res.send(`Another route - Request ID: ${requestId}`);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

            

              
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이 예제에서는:

• AsyncLocalStorage 인스턴스가 생성됩니다.
• 미들웨어 함수를 사용하여 각 들어오는 요청에 대해 고유한 요청 ID를 생성합니다.
• asyncLocalStorage.run() 메서드는 요청 ID를 저장하는 새로운 Map의 컨텍스트 내에서 요청 핸들러를 실행합니다.
• 요청 ID는 비동기 작업 후에도 asyncLocalStorage.getStore().get('requestId')를 통해 라우트 핸들러 내에서 접근할 수 있습니다.

예제 2: 사용자 인증 및 권한 부여

ALS는 인증 후 사용자 정보를 저장하는 데 사용될 수 있으며, 이를 요청 수명 주기 전반에 걸쳐 권한 부여 확인에 사용할 수 있습니다.

            
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const express = require('express');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();
const app = express();

// Mock authentication middleware
const authenticateUser = (req, res, next) => {
  // Simulate user authentication
  const userId = 123; // Example user ID
  const userRoles = ['admin', 'editor']; // Example user roles

  asyncLocalStorage.run(new Map(), () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('userId', userId);
    asyncLocalStorage.getStore().set('userRoles', userRoles);
    next();
  });
};

// Mock authorization middleware
const authorizeUser = (requiredRole) => {
  return (req, res, next) => {
    const userRoles = asyncLocalStorage.getStore().get('userRoles') || [];

    if (userRoles.includes(requiredRole)) {
      next();
    } else {
      res.status(403).send('Unauthorized');
    }
  };
};

app.use(authenticateUser);

app.get('/admin', authorizeUser('admin'), (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  res.send(`Admin page - User ID: ${userId}`);
});

app.get('/editor', authorizeUser('editor'), (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  res.send(`Editor page - User ID: ${userId}`);
});

app.get('/public', (req, res) => {
  const userId = asyncLocalStorage.getStore().get('userId');
  res.send(`Public page - User ID: ${userId}`); // Still accessible
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server listening on port 3000');
});

            

              
                Copy
              
            
          

이 예제에서는:

• authenticateUser 미들웨어는 사용자 인증을 시뮬레이션하고 사용자 ID와 역할을 ALS에 저장합니다.
• authorizeUser 미들웨어는 ALS에서 사용자 역할을 검색하여 사용자에게 필요한 역할이 있는지 확인합니다.
• 사용자 ID는 인증 후 모든 라우트에서 접근할 수 있습니다.

예제 3: 데이터베이스 트랜잭션 관리

ALS는 데이터베이스 트랜잭션을 관리하는 데 사용될 수 있으며, 요청 내의 모든 데이터베이스 작업이 동일한 트랜잭션 내에서 수행되도록 보장합니다.

            
const { AsyncLocalStorage } = require('async_hooks');
const express = require('express');
const { Sequelize } = require('sequelize');

const asyncLocalStorage = new AsyncLocalStorage();
const app = express();

// Configure Sequelize
const sequelize = new Sequelize('database', 'user', 'password', {
  dialect: 'sqlite',
  storage: ':memory:', // Use in-memory database for example
  logging: false,
});

// Define a model
const User = sequelize.define('User', {
  username: Sequelize.STRING,
});

// Middleware to manage transactions
const transactionMiddleware = async (req, res, next) => {
  const transaction = await sequelize.transaction();

  asyncLocalStorage.run(new Map(), async () => {
    asyncLocalStorage.getStore().set('transaction', transaction);
    try {
      await next();
      await transaction.commit();
    } catch (error) {
      await transaction.rollback();
      console.error('Transaction rolled back:', error);
      res.status(500).send('Transaction failed');
    }
  });
};

app.use(transactionMiddleware);

app.post('/users', async (req, res) => {
  const transaction = asyncLocalStorage.getStore().get('transaction');

  try {
    // Example: Create a user
    const user = await User.create({
      username: 'testuser',
    }, { transaction });

    res.status(201).send(`User created with ID: ${user.id}`);
  } catch (error) {
    console.error('Error creating user:', error);
    throw error; // Propagate the error to trigger rollback
  }
});

// Sync the database and start the server
sequelize.sync().then(() => {
  app.listen(3000, () => {
    console.log('Server listening on port 3000');
  });
});

            

              
                Copy
              
            
          

이 예제에서는:

• transactionMiddleware는 Sequelize 트랜잭션을 생성하고 이를 ALS에 저장합니다.
• 요청 핸들러 내의 모든 데이터베이스 작업은 ALS에서 트랜잭션을 검색하여 사용합니다.
• 오류가 발생하면 트랜잭션이 롤백되어 데이터 일관성을 보장합니다.

고급 사용법 및 고려 사항

기본 예제를 넘어서, ALS를 사용할 때 다음의 고급 사용 패턴과 중요한 고려 사항을 고려하십시오:

• ALS 인스턴스 중첩: ALS 인스턴스를 중첩하여 계층적 컨텍스트를 만들 수 있습니다. 그러나 잠재적인 복잡성에 유의하고 컨텍스트 경계가 명확하게 정의되도록 해야 합니다. 중첩된 ALS 인스턴스를 사용할 때는 적절한 테스트가 필수적입니다.
• 성능 영향: ALS는 상당한 이점을 제공하지만 잠재적인 성능 오버헤드를 인지하는 것이 중요합니다. 저장 공간을 생성하고 접근하는 것은 성능에 약간의 영향을 미칠 수 있습니다. 애플리케이션을 프로파일링하여 ALS가 병목 현상을 일으키지 않는지 확인하십시오.
• 컨텍스트 유출: 컨텍스트를 잘못 관리하면 한 요청의 데이터가 다른 요청에 의도치 않게 노출되는 컨텍스트 유출로 이어질 수 있습니다. 이는 특히 enterWith 및 exit를 사용할 때 관련이 있습니다. 신중한 코딩 관행과 철저한 테스트는 컨텍스트 유출을 방지하는 데 매우 중요합니다. 잠재적인 문제를 감지하기 위해 린팅 규칙이나 정적 분석 도구를 사용하는 것을 고려하십시오.
• 로깅 및 모니터링과의 통합: ALS는 로깅 및 모니터링 시스템과 원활하게 통합되어 애플리케이션의 동작에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 로그 메시지에 요청 ID 또는 기타 관련 컨텍스트 정보를 포함하여 디버깅 및 문제 해결을 용이하게 하십시오. OpenTelemetry와 같은 도구를 사용하여 서비스 간에 컨텍스트를 자동으로 전파하는 것을 고려하십시오.
• ALS의 대안: ALS는 강력한 도구이지만 모든 시나리오에 항상 최상의 솔루션은 아닙니다. 컨텍스트 객체를 명시적으로 전달하거나 의존성 주입을 사용하는 것과 같은 대안적인 접근 방식이 애플리케이션의 요구에 더 적합하다면 고려하십시오. 컨텍스트 관리 전략을 선택할 때 복잡성, 성능 및 유지보수성 간의 절충점을 평가하십시오.

글로벌 관점 및 국제적 고려 사항

글로벌 고객을 위한 애플리케이션을 개발할 때 ALS를 사용하면서 다음의 국제적 측면을 고려하는 것이 중요합니다:

• 시간대: 다른 시간대의 사용자에게 날짜와 시간이 올바르게 표시되도록 ALS에 시간대 정보를 저장하십시오. Moment.js나 Luxon과 같은 라이브러리를 사용하여 시간대 변환을 처리하십시오. 예를 들어, 사용자가 로그인한 후 선호하는 시간대를 ALS에 저장할 수 있습니다.
• 현지화: 애플리케이션이 올바른 언어로 표시되도록 사용자의 선호 언어 및 로캘을 ALS에 저장하십시오. i18next와 같은 현지화 라이브러리를 사용하여 번역을 관리하십시오. 사용자의 로캘은 그들의 문화적 선호도에 따라 숫자, 날짜, 통화를 형식화하는 데 사용될 수 있습니다.
• 통화: 가격이 올바르게 표시되도록 사용자의 선호 통화를 ALS에 저장하십시오. 통화 변환 라이브러리를 사용하여 통화 변환을 처리하십시오. 사용자의 현지 통화로 가격을 표시하면 사용자 경험을 개선하고 전환율을 높일 수 있습니다.
• 데이터 프라이버시 규정: ALS에 사용자 데이터를 저장할 때 GDPR과 같은 데이터 프라이버시 규정을 유의하십시오. 애플리케이션 운영에 필요한 데이터만 저장하고 데이터를 안전하게 처리하고 있는지 확인하십시오. 무단 접근으로부터 사용자 데이터를 보호하기 위해 적절한 보안 조치를 구현하십시오.

결론

JavaScript Async Local Storage는 비동기 JavaScript 애플리케이션에서 요청 컨텍스트를 관리하기 위한 견고하고 우아한 솔루션을 제공합니다. ALS 내에 컨텍스트별 데이터를 저장함으로써 코드를 단순화하고, 유지보수성을 향상시키며, 디버깅 능력을 강화할 수 있습니다. 이 가이드에서 설명한 핵심 개념과 모범 사례를 이해하면, 현대 비동기 프로그래밍의 복잡성을 처리할 수 있는 확장 가능하고 신뢰할 수 있는 애플리케이션을 구축하기 위해 ALS를 효과적으로 활용할 수 있게 될 것입니다. 애플리케이션의 최적 성능과 보안을 보장하기 위해 항상 성능 영향과 잠재적인 컨텍스트 유출 문제를 고려하는 것을 잊지 마십시오. ALS를 채택하면 비동기 워크플로우를 관리하는 데 있어 새로운 수준의 명확성과 제어력을 확보하게 되며, 궁극적으로 더 효율적이고 유지보수하기 쉬운 코드로 이어집니다.