자바스크립트 성능 저하 방지: 자동화된 성능 테스트

오늘날 빠르게 변화하는 디지털 세상에서 웹사이트와 애플리케이션의 성능은 사용자 만족도, 참여도, 그리고 궁극적으로 비즈니스 성공에 매우 중요합니다. 로딩이 느리거나 반응이 없는 애플리케이션은 사용자를 좌절시키고, 거래를 포기하게 만들며, 브랜드 평판에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 자바스크립트는 현대 웹 개발의 핵심 구성 요소로서 전반적인 성능에 중요한 역할을 합니다. 따라서 성능 저하(예상치 못한 성능 감소)를 방지하는 것이 무엇보다 중요합니다. 바로 이 지점에서 자동화된 성능 테스트가 필요합니다.

자바스크립트 성능 저하란 무엇인가?

성능 저하는 새로운 코드 변경이나 업데이트가 자바스크립트 애플리케이션의 성능 감소를 유발할 때 발생합니다. 이는 다음과 같은 다양한 방식으로 나타날 수 있습니다.

• 페이지 로드 시간 증가: 사용자는 페이지가 완전히 상호작용 가능해지기까지 더 긴 대기 시간을 경험합니다.
• 느린 렌더링: 시각적 요소가 화면에 나타나는 데 더 오랜 시간이 걸립니다.
• 프레임 속도 감소: 애니메이션과 전환이 뚝뚝 끊기고 덜 부드럽게 보입니다.
• 메모리 소비 증가: 애플리케이션이 더 많은 메모리를 사용하여 잠재적으로 충돌이나 속도 저하를 유발합니다.
• CPU 사용량 증가: 애플리케이션이 더 많은 처리 능력을 소비하여 모바일 기기의 배터리 수명에 영향을 미칩니다.

이러한 성능 저하는 미묘하고 수동 테스트 중에는 쉽게 간과될 수 있으며, 특히 상호 연결된 구성 요소가 많은 복잡한 애플리케이션에서는 더욱 그렇습니다. 이는 프로덕션에 배포된 후에야 명백해져 많은 사용자에게 영향을 미칠 수 있습니다.

자동화된 성능 테스트의 중요성

자동화된 성능 테스트를 통해 성능 저하가 사용자에게 영향을 미치기 전에 선제적으로 식별하고 해결할 수 있습니다. 이는 다양한 성능 지표를 측정하고 미리 정의된 임계값이나 기준선과 비교하는 자동화된 스크립트를 생성하는 것을 포함합니다. 이 접근 방식은 다음과 같은 몇 가지 주요 이점을 제공합니다.

• 조기 발견: 개발 주기 초기에 성능 문제를 식별하여 프로덕션에 도달하는 것을 방지합니다.
• 일관성 및 신뢰성: 자동화된 테스트는 일관되고 신뢰할 수 있는 결과를 제공하여 인적 오류와 주관성을 제거합니다.
• 더 빠른 피드백: 코드 변경이 성능에 미치는 영향에 대한 즉각적인 피드백을 받아 빠른 반복과 최적화를 가능하게 합니다.
• 비용 절감: 개발 과정 초기에 성능 문제를 해결하여 수정에 필요한 비용과 노력을 크게 줄입니다.
• 사용자 경험 개선: 일관되게 빠르고 반응이 빠른 사용자 경험을 제공하여 사용자 만족도와 참여도를 높입니다.
• 지속적인 모니터링: 성능 테스트를 지속적 통합/지속적 배포(CI/CD) 파이프라인에 통합하여 지속적인 성능 모니터링을 수행합니다.

모니터링해야 할 주요 성능 지표

자동화된 성능 테스트를 구현할 때 사용자 경험에 직접적인 영향을 미치는 주요 성능 지표에 집중하는 것이 중요합니다. 가장 중요한 지표 중 일부는 다음과 같습니다.

• 최초 콘텐츠풀 페인트 (FCP): 첫 번째 콘텐츠(텍스트, 이미지 등)가 화면에 나타나기까지 걸리는 시간을 측정합니다.
• 최대 콘텐츠풀 페인트 (LCP): 가장 큰 콘텐츠 요소가 화면에 나타나기까지 걸리는 시간을 측정합니다.
• 최초 입력 지연 (FID): 브라우저가 사용자의 첫 번째 상호작용(예: 버튼 클릭)에 응답하는 데 걸리는 시간을 측정합니다.
• 상호작용까지의 시간 (TTI): 페이지가 완전히 상호작용 가능하고 사용자 입력에 반응하게 되기까지 걸리는 시간을 측정합니다.
• 총 차단 시간 (TBT): 페이지 로드 중 메인 스레드가 차단되어 브라우저가 사용자 입력에 응답하지 못하는 총 시간을 측정합니다.
• 누적 레이아웃 이동 (CLS): 페이지 로드 중 발생하는 예기치 않은 레이아웃 이동의 양을 측정하여 시각적 불안정성을 유발합니다.
• 자바스크립트 실행 시간: 자바스크립트 코드를 실행하는 데 소요되는 시간입니다.
• 메모리 사용량: 애플리케이션이 소비하는 메모리의 양입니다.
• CPU 사용량: 애플리케이션이 소비하는 처리 능력의 양입니다.
• 네트워크 요청: 애플리케이션이 수행하는 네트워크 요청의 수와 크기입니다.

자동 자바스크립트 성능 테스트를 위한 도구 및 기술

자동 자바스크립트 성능 테스트를 구현하는 데 사용할 수 있는 여러 도구와 기술이 있습니다. 다음은 몇 가지 인기 있는 옵션입니다.

• WebPageTest: 다양한 위치와 기기에서 웹사이트 성능을 테스트하기 위한 무료 오픈소스 도구입니다. 폭포수 차트, 필름 스트립, 코어 웹 바이탈 지표 등 상세한 성능 보고서를 제공합니다. WebPageTest는 API를 통해 자동화할 수 있습니다.
• Lighthouse: 구글이 개발한 오픈소스 도구로, 웹 페이지의 성능, 접근성, 모범 사례, SEO를 감사합니다. 성능 개선을 위한 상세한 권장 사항을 제공합니다. Lighthouse는 명령줄, Chrome DevTools 또는 Node 모듈로 실행할 수 있습니다.
• PageSpeed Insights: 구글이 제공하는 도구로, 웹 페이지의 속도를 분석하고 개선을 위한 권장 사항을 제공합니다. 분석 엔진으로 Lighthouse를 사용합니다.
• Chrome DevTools: Chrome 브라우저에 내장된 개발자 도구는 성능 패널, 메모리 패널, 네트워크 패널을 포함한 포괄적인 성능 분석 도구 모음을 제공합니다. 이 도구들을 사용하여 자바스크립트 코드를 프로파일링하고, 성능 병목 현상을 식별하며, 메모리 사용량을 모니터링할 수 있습니다. Chrome DevTools는 Puppeteer나 Playwright를 사용하여 자동화할 수 있습니다.
• Puppeteer 및 Playwright: 헤드리스 Chrome 또는 Firefox 브라우저를 제어하기 위한 고수준 API를 제공하는 Node 라이브러리입니다. 브라우저 상호작용을 자동화하고, 성능 지표를 측정하며, 성능 보고서를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. Playwright는 Chrome, Firefox, Safari를 지원합니다.
• Sitespeed.io: WebPageTest, Lighthouse, Browsertime과 같은 여러 웹 성능 도구에서 데이터를 수집하여 단일 대시보드에 표시하는 오픈소스 도구입니다.
• Browsertime: Chrome 또는 Firefox를 사용하여 브라우저 성능 지표를 측정하는 Node.js 도구입니다.
• Jest: 단위 테스트 및 통합 테스트에 사용할 수 있는 인기 있는 자바스크립트 테스트 프레임워크입니다. Jest는 코드 스니펫의 실행 시간을 측정하여 성능 테스트에도 사용할 수 있습니다.
• Mocha 및 Chai: 또 다른 인기 있는 자바스크립트 테스트 프레임워크 및 단언 라이브러리입니다. 이 도구들은 benchmark.js와 같은 성능 테스트 라이브러리와 결합할 수 있습니다.
• 성능 모니터링 도구 (예: New Relic, Datadog, Sentry): 이러한 도구는 실시간 성능 모니터링 및 경고 기능을 제공하여 프로덕션에서 성능 문제를 감지하고 진단할 수 있도록 합니다.

자동화된 성능 테스트 구현: 단계별 가이드

다음은 자바스크립트 프로젝트에 자동화된 성능 테스트를 구현하기 위한 단계별 가이드입니다.

1. 성능 예산 정의

성능 예산은 애플리케이션이 준수해야 하는 주요 성능 지표에 대한 한계치 집합입니다. 이 예산은 개발자에게 가이드라인을 제공하고 성능 최적화를 위한 명확한 목표를 제시합니다. 성능 예산의 예는 다음과 같습니다.

• 페이지 로드 시간: 3초 미만의 페이지 로드 시간을 목표로 합니다.
• 최초 콘텐츠풀 페인트 (FCP): 1초 미만의 FCP를 목표로 합니다.
• 자바스크립트 번들 크기: 자바스크립트 번들 크기를 500KB 미만으로 제한합니다.
• HTTP 요청 수: HTTP 요청 수를 50개 미만으로 줄입니다.

애플리케이션의 요구 사항과 대상 고객을 기반으로 현실적이고 달성 가능한 성능 예산을 정의하세요. 네트워크 조건, 기기 성능, 사용자 기대치와 같은 요소를 고려하세요.

2. 올바른 도구 선택

자신의 필요와 예산에 가장 적합한 도구와 기술을 선택하세요. 다음과 같은 요소를 고려하세요.

• 사용 용이성: 배우고 사용하기 쉬우며, 명확한 문서와 지원 커뮤니티가 있는 도구를 선택하세요.
• 기존 워크플로우와의 통합: 기존 개발 및 테스트 워크플로우와 원활하게 통합되는 도구를 선택하세요.
• 비용: 라이선스 비용 및 인프라 비용을 포함한 도구의 비용을 고려하세요.
• 기능: 성능 프로파일링, 보고, 경고 등 필요한 기능을 제공하는 도구를 선택하세요.

소수의 도구로 시작하여 필요에 따라 점차 도구 모음을 확장하세요.

3. 성능 테스트 스크립트 작성

애플리케이션의 중요한 사용자 흐름과 구성 요소의 성능을 측정하는 자동화된 테스트 스크립트를 작성하세요. 이 스크립트는 실제 사용자 상호작용을 시뮬레이션하고 주요 성능 지표를 측정해야 합니다.

Puppeteer를 사용하여 페이지 로드 시간을 측정하는 예:

const puppeteer = require('puppeteer');

(async () => {
 const browser = await puppeteer.launch();
 const page = await browser.newPage();
 const url = 'https://www.example.com';

 const navigationPromise = page.waitForNavigation({waitUntil: 'networkidle0'});
 await page.goto(url);
 await navigationPromise;

 const metrics = await page.metrics();

 console.log(`Page load time for ${url}: ${metrics.timestamps.loadEventEnd - metrics.timestamps.navigationStart}ms`);

 await browser.close();
})();

이 스크립트는 Puppeteer를 사용하여 헤드리스 Chrome 브라우저를 시작하고, 지정된 URL로 이동하여 페이지 로드를 기다린 다음, 페이지 로드 시간을 측정합니다. `waitForNavigation`의 `networkidle0` 옵션은 브라우저가 페이지 로드가 완료되었다고 간주하기 전에 최소 500ms 동안 네트워크 연결이 없을 때까지 기다리도록 보장합니다.

Browsertime과 Sitespeed.io를 사용하는 또 다른 예는 코어 웹 바이탈에 초점을 맞춥니다.

// 필요한 패키지 설치:
// npm install -g browsertime sitespeed.io

// 테스트 실행 (명령줄 사용 예):
// sitespeed.io https://www.example.com --browsertime.iterations 3 --browsertime.xvfb

// 이 명령어는 다음을 수행합니다:
// 1. 지정된 URL에 대해 Browsertime을 3번 실행합니다.
// 2. 헤드리스 테스트를 위해 가상 X 서버(xvfb)를 사용합니다.
// 3. Sitespeed.io는 결과를 집계하고 코어 웹 바이탈을 포함한 보고서를 제공합니다.

// 보고서에는 LCP, FID, CLS 및 기타 성능 지표가 표시됩니다.

이 예는 Sitespeed.io와 Browsertime을 설정하여 자동화된 성능 테스트를 실행하고 코어 웹 바이탈을 검색하는 방법을 보여줍니다. 명령줄 옵션은 sitespeed.io로 browsertime 테스트를 실행하는 데 특화되어 있습니다.

4. CI/CD 파이프라인에 성능 테스트 통합

성능 테스트를 CI/CD 파이프라인에 통합하여 코드 변경이 커밋될 때마다 자동으로 실행되도록 하세요. 이를 통해 성능이 지속적으로 모니터링되고 성능 저하가 조기에 감지됩니다.

Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions, CircleCI와 같은 대부분의 CI/CD 플랫폼은 빌드 프로세스의 일부로 자동화된 테스트를 실행하는 메커니즘을 제공합니다. CI/CD 파이프라인을 구성하여 성능 테스트 스크립트를 실행하고, 성능 예산을 초과하면 빌드가 실패하도록 설정하세요.

GitHub Actions 사용 예:

name: Performance Tests

on:
 push:
 branches: [ main ]
 pull_request:
 branches: [ main ]

jobs:
 performance:
 runs-on: ubuntu-latest
 steps:
 - uses: actions/checkout@v2
 - name: Set up Node.js
 uses: actions/setup-node@v2
 with:
 node-version: '16'
 - name: Install dependencies
 run: npm install
 - name: Run performance tests
 run: npm run performance-test
 env:
 PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME: 3000 # milliseconds

이 GitHub Actions 워크플로우는 Ubuntu에서 실행되는 "performance"라는 작업을 정의합니다. 코드를 체크아웃하고, Node.js를 설정하고, 종속성을 설치한 다음 `npm run performance-test` 명령을 사용하여 성능 테스트를 실행합니다. `PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME` 환경 변수는 페이지 로드 시간에 대한 성능 예산을 정의합니다. `npm run performance-test` 스크립트에는 성능 테스트를 실행하는 데 필요한 명령어(예: Puppeteer, Lighthouse 또는 WebPageTest 사용)가 포함되어야 합니다. `package.json` 파일에는 테스트를 실행하고 정의된 예산에 대해 결과를 확인하는 `performance-test` 스크립트가 포함되어야 하며, 예산이 위반되면 0이 아닌 종료 코드로 종료되어 CI 빌드가 실패하게 합니다.

5. 성능 결과 분석 및 보고

성능 테스트 결과를 분석하여 개선할 영역을 식별하세요. 성능 지표를 요약하고 성능 저하나 예산 위반을 강조하는 보고서를 생성하세요.

대부분의 성능 테스트 도구는 내장된 보고 기능을 제공합니다. 이 보고서를 사용하여 시간 경과에 따른 성능 추세를 추적하고 근본적인 성능 문제를 나타낼 수 있는 패턴을 식별하세요.

성능 보고서 예시 (간소화됨):

성능 보고서:

URL: https://www.example.com

지표:
 최초 콘텐츠풀 페인트 (FCP): 0.8s (통과)
 최대 콘텐츠풀 페인트 (LCP): 2.2s (통과)
 상호작용까지의 시간 (TTI): 2.8s (통과)
 총 차단 시간 (TBT): 150ms (통과)
 페이지 로드 시간: 2.9s (통과) - 예산: 3.0s

자바스크립트 번들 크기: 480KB (통과) - 예산: 500KB

성능 저하 감지되지 않음.

이 보고서는 특정 URL에 대한 성능 지표를 요약하고 정의된 성능 예산에 따라 통과 또는 실패 여부를 나타냅니다. 또한 성능 저하가 감지되었는지 여부도 기록합니다. 이러한 보고서는 테스트 스크립트 내에서 생성되어 CI/CD 출력에 추가될 수 있습니다.

6. 반복 및 최적화

성능 결과 분석을 기반으로 최적화할 영역을 식별하고 코드를 반복하여 성능을 개선하세요. 일반적인 최적화 기술은 다음과 같습니다.

• 코드 분할(Code Splitting): 큰 자바스크립트 번들을 더 작고 관리하기 쉬운 청크로 나누어 필요할 때 로드할 수 있도록 합니다.
• 지연 로딩(Lazy Loading): 중요하지 않은 리소스의 로딩을 필요할 때까지 지연시킵니다.
• 이미지 최적화: 이미지를 압축하고, 적절한 크기로 조정하며, WebP와 같은 최신 이미지 형식을 사용하여 최적화합니다.
• 캐싱(Caching): 브라우저 캐싱을 활용하여 네트워크 요청 수를 줄입니다.
• 축소 및 난독화(Minification and Uglification): 불필요한 문자와 공백을 제거하여 자바스크립트 및 CSS 파일의 크기를 줄입니다.
• 디바운싱 및 스로틀링(Debouncing and Throttling): 사용자 이벤트에 의해 트리거되는 계산 비용이 많이 드는 작업의 빈도를 제한합니다.
• 효율적인 알고리즘 및 데이터 구조 사용: 특정 사용 사례에 가장 효율적인 알고리즘과 데이터 구조를 선택합니다.
• 메모리 누수 방지: 코드가 더 이상 필요하지 않은 메모리를 제대로 해제하도록 합니다.
• 타사 라이브러리 최적화: 타사 라이브러리의 성능 영향을 평가하고 필요한 경우 대안을 선택합니다. 타사 스크립트의 지연 로딩을 고려합니다.

애플리케이션의 성능을 지속적으로 모니터링하고 필요에 따라 테스트 및 최적화 프로세스를 반복하세요.

자바스크립트 성능 테스트 모범 사례

자동화된 자바스크립트 성능 테스트를 구현할 때 따라야 할 몇 가지 모범 사례는 다음과 같습니다.

• 현실적인 환경에서 테스트: 프로덕션 환경과 유사한 환경에서 성능 테스트를 실행하세요. 여기에는 네트워크 조건, 기기 성능, 서버 구성과 같은 요소가 포함됩니다.
• 일관된 테스트 방법론 사용: 일관된 테스트 방법론을 사용하여 시간 경과에 따른 결과를 비교할 수 있도록 하세요. 여기에는 반복 횟수, 워밍업 기간, 측정 간격과 같은 요소가 포함됩니다.
• 프로덕션에서 성능 모니터링: 성능 모니터링 도구를 사용하여 프로덕션 환경에서 애플리케이션의 성능을 지속적으로 모니터링하세요. 이를 통해 테스트 중에 발견되지 않을 수 있는 성능 문제를 감지하고 진단할 수 있습니다.
• 모든 것을 자동화: 테스트 실행, 결과 분석, 보고서 생성을 포함하여 성능 테스트 프로세스를 최대한 자동화하세요.
• 테스트를 최신 상태로 유지: 코드 변경이 있을 때마다 성능 테스트를 업데이트하세요. 이를 통해 테스트가 항상 관련성이 있고 애플리케이션의 성능을 정확하게 반영하도록 보장합니다.
• 전체 팀 참여: 전체 개발팀을 성능 테스트 프로세스에 참여시키세요. 이는 성능 문제에 대한 인식을 높이고 성능 최적화 문화를 조성하는 데 도움이 됩니다.
• 경고 설정: 성능 저하가 감지되었을 때 알림을 받도록 경고를 구성하세요. 이를 통해 성능 문제에 신속하게 대응하고 사용자에게 영향을 미치지 않도록 방지할 수 있습니다.
• 테스트 및 프로세스 문서화: 성능 테스트, 성능 예산, 테스트 프로세스를 문서화하세요. 이를 통해 팀의 모든 구성원이 성능 측정 및 모니터링 방법을 이해하는 데 도움이 됩니다.

일반적인 문제 해결

자동화된 성능 테스트는 수많은 이점을 제공하지만 몇 가지 어려움도 있습니다. 일반적인 장애물을 해결하는 방법은 다음과 같습니다.

• 변덕스러운 테스트(Flaky Tests): 성능 테스트는 때때로 변덕스러울 수 있습니다. 즉, 네트워크 혼잡이나 서버 부하와 같이 통제할 수 없는 요인으로 인해 간헐적으로 통과하거나 실패할 수 있습니다. 이를 완화하려면 테스트를 여러 번 실행하고 결과를 평균내세요. 통계적 기법을 사용하여 이상치를 식별하고 필터링할 수도 있습니다.
• 테스트 스크립트 유지 관리: 애플리케이션이 발전함에 따라 성능 테스트 스크립트도 변경 사항을 반영하도록 업데이트해야 합니다. 이는 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉬운 프로세스일 수 있습니다. 이를 해결하려면 모듈식이고 유지 관리 가능한 테스트 아키텍처를 사용하고 테스트 스크립트를 자동으로 생성하고 업데이트할 수 있는 테스트 자동화 도구 사용을 고려하세요.
• 결과 해석: 성능 테스트 결과는 복잡하고 해석하기 어려울 수 있습니다. 이를 해결하려면 명확하고 간결한 보고 및 시각화 도구를 사용하세요. 기준 성능 수준을 설정하고 후속 테스트 결과를 해당 기준선과 비교하는 것도 도움이 될 수 있습니다.
• 타사 서비스 처리: 애플리케이션이 통제할 수 없는 타사 서비스에 의존할 수 있습니다. 이러한 서비스의 성능은 애플리케이션의 전반적인 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 이를 해결하려면 이러한 서비스의 성능을 모니터링하고 성능 테스트 중에 애플리케이션을 격리하기 위해 모의(mocking) 또는 스터빙(stubbing) 기술을 사용하는 것을 고려하세요.

결론

자동화된 자바스크립트 성능 테스트는 일관되게 빠르고 효율적인 사용자 경험을 보장하기 위한 중요한 관행입니다. 자동화된 테스트를 구현함으로써 성능 저하를 선제적으로 식별하고 해결하며, 개발 비용을 줄이고, 고품질 제품을 제공할 수 있습니다. 올바른 도구를 선택하고, 명확한 성능 예산을 정의하고, 테스트를 CI/CD 파이프라인에 통합하며, 애플리케이션의 성능을 지속적으로 모니터링하고 최적화하세요. 이러한 관행을 수용함으로써 기능적일 뿐만 아니라 성능도 뛰어난 자바스크립트 애플리케이션을 만들어 사용자를 만족시키고 비즈니스 성공을 이끌 수 있습니다.

성능은 일회성 수정이 아닌 지속적인 과정임을 기억하세요. 전 세계 어디에 있든 사용자에게 최상의 경험을 제공하기 위해 자바스크립트 코드를 지속적으로 모니터링, 테스트 및 최적화하세요.

추가 자료

• Web Vitals
• Lighthouse
• WebPageTest
• Sitespeed.io
• Puppeteer
• Playwright