Python Django 마이그레이션: 글로벌 애플리케이션을 위한 스키마 진화 전략

Django의 마이그레이션 시스템은 데이터베이스 스키마를 제어되고 예측 가능한 방식으로 발전시키는 강력한 도구입니다. 이는 데이터 무결성과 최소한의 가동 중지 시간이 가장 중요한 전 세계적으로 배포된 애플리케이션을 개발하고 유지 관리할 때 특히 중요합니다. 이 가이드에서는 기본 개념부터 복잡한 환경에서 스키마 진화를 관리하기 위한 고급 전략까지 모든 것을 다루는 Django 마이그레이션에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다.

Django 마이그레이션 이해

핵심적으로 Django의 마이그레이션 시스템을 사용하면 모델 변경 사항을 시간 경과에 따라 추적하고 해당 변경 사항을 데이터베이스에 적용할 수 있습니다. 데이터베이스 스키마를 애플리케이션 코드와 동기화하여 불일치를 방지하고 데이터 무결성을 보장하는 방법을 제공합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 모델: 필드, 관계 및 제약 조건을 포함하여 데이터 구조를 정의합니다.
• 마이그레이션: 필드 추가, 테이블 이름 바꾸기 또는 제약 조건 수정과 같은 모델 변경 사항을 나타냅니다.
• 마이그레이션 파일: 데이터베이스에 변경 사항을 적용하기 위한 지침이 포함된 Python 파일입니다.
• 관리 명령: 마이그레이션을 생성하고 적용할 수 있는 makemigrations 및 migrate와 같은 명령입니다.

기본 마이그레이션 워크플로

Django 마이그레이션 작업의 일반적인 워크플로는 다음 단계를 포함합니다.

1. 모델 수정: models.py 파일을 필요한 대로 변경합니다. 예를 들어 모델에 새 필드를 추가합니다.
2. 마이그레이션 생성: python manage.py makemigrations 명령을 실행합니다. Django는 모델을 검사하고 변경 사항을 반영하는 마이그레이션 파일을 생성합니다.
3. 마이그레이션 검토: 생성된 마이그레이션 파일을 검사하여 의도한 변경 사항을 정확하게 캡처했는지 확인합니다.
4. 마이그레이션 적용: python manage.py migrate 명령을 실행합니다. Django는 마이그레이션을 데이터베이스에 적용하여 스키마를 업데이트합니다.

예를 들어 Product 모델이 있고 discount_percentage라는 새 필드를 추가하려는 경우:

            # models.py
from django.db import models

class Product(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=255)
    price = models.DecimalField(max_digits=10, decimal_places=2)
    discount_percentage = models.DecimalField(max_digits=5, decimal_places=2, default=0.00) # New field

            

              
                Copy
              
            
          

discount_percentage 필드를 추가한 후 다음을 실행합니다.

            python manage.py makemigrations
python manage.py migrate
            

              
                Copy
              
            
          

Django는 데이터베이스의 Product 테이블에 새 필드를 추가하는 마이그레이션 파일을 생성합니다.

글로벌 애플리케이션을 위한 스키마 진화 전략

애플리케이션을 전 세계적으로 배포할 때 스키마 변경이 여러 지역의 사용자에게 미치는 영향을 고려해야 합니다. 적절한 계획 없이 데이터베이스 변경 사항을 롤아웃하면 가동 중지 시간, 데이터 불일치 및 열악한 사용자 경험이 발생할 수 있습니다. 전 세계적으로 배포된 환경에서 스키마 진화를 관리하기 위한 몇 가지 전략은 다음과 같습니다.

1. Blue-Green 배포

Blue-green 배포에는 현재 트래픽을 처리하는 "blue" 환경과 업데이트 중인 "green" 환경의 두 가지 동일한 환경을 실행하는 것이 포함됩니다. 데이터베이스 변경 사항이 포함된 새 버전의 애플리케이션을 배포하려면 다음을 수행합니다.

1. "green" 환경의 데이터베이스에 마이그레이션을 적용합니다.
2. 새 버전의 애플리케이션을 "green" 환경에 배포합니다.
3. "green" 환경을 철저히 테스트합니다.
4. "blue" 환경에서 "green" 환경으로 트래픽을 전환합니다.

이 접근 방식은 전환을 빠르고 쉽게 수행할 수 있으므로 가동 중지 시간을 최소화합니다. 문제가 발생하면 "blue" 환경으로 쉽게 다시 전환할 수 있습니다.

예: 글로벌 전자 상거래 플랫폼은 blue-green 배포를 사용하여 여러 대륙의 고객에 대한 서비스를 중단하지 않고 데이터베이스 변경 사항을 롤아웃합니다. 한 지역의 사용량이 적은 시간 동안 최신 스키마 변경 사항으로 이미 업데이트된 green 환경으로 트래픽을 전환합니다. 이를 통해 해당 지역의 사용자는 최소한의 중단을 경험할 수 있습니다.

2. 카나리아 릴리스

카나리아 릴리스에는 데이터베이스 변경 사항이 포함된 새 버전의 애플리케이션을 소규모 사용자에게 배포하는 것이 포함됩니다. 이를 통해 전체 사용자 기반에 롤아웃하기 전에 제한된 규모로 변경 사항의 영향을 모니터링할 수 있습니다. 카나리아 릴리스를 구현하려면 다음을 수행합니다.

1. 카나리아 릴리스에 사용될 별도의 데이터베이스 인스턴스 또는 스키마에 마이그레이션을 적용합니다.
2. 로드 밸런서가 소량의 트래픽을 카나리아 환경으로 라우팅하도록 구성합니다.
3. 카나리아 환경에서 오류, 성능 문제 및 기타 이상 징후를 모니터링합니다.
4. 모든 것이 정상적으로 보이면 카나리아 환경이 모든 트래픽을 처리할 때까지 트래픽 비율을 점진적으로 늘립니다.

카나리아 릴리스는 스키마 변경으로 인한 성능 저하 또는 예기치 않은 동작을 감지하는 데 특히 유용합니다.

예: 소셜 미디어 회사는 데이터베이스 수정이 필요한 새 기능을 테스트하기 위해 카나리아 릴리스를 사용합니다. 특정 지리적 지역의 소량의 사용자를 카나리아 환경으로 라우팅하여 모든 사용자에게 기능을 전 세계적으로 롤아웃하기 전에 귀중한 피드백을 수집하고 잠재적인 문제를 식별할 수 있습니다.

3. 기능 플래그

기능 플래그를 사용하면 새 코드를 배포하지 않고도 애플리케이션에서 특정 기능을 활성화하거나 비활성화할 수 있습니다. 이는 스키마 변경 사항을 애플리케이션 코드 변경 사항과 분리하는 데 유용할 수 있습니다. 데이터베이스에 새 필드 또는 테이블을 도입할 수 있지만 롤아웃할 준비가 될 때까지 해당 기능을 비활성화 상태로 유지할 수 있습니다.

기능 플래그를 효과적으로 사용하려면 다음을 수행합니다.

1. 마이그레이션을 사용하여 데이터베이스에 새 필드 또는 테이블을 추가합니다.
2. 애플리케이션 코드에서 기능 플래그를 구현하여 새 기능에 대한 액세스를 제어합니다.
3. 기능 플래그가 비활성화된 상태로 애플리케이션을 배포합니다.
4. 소량의 사용자 또는 특정 지역에서 기능 플래그를 활성화합니다.
5. 새 기능의 성능과 동작을 모니터링합니다.
6. 모든 사용자가 활성화될 때까지 더 많은 사용자에 대해 기능 플래그를 점진적으로 활성화합니다.

기능 플래그는 새 기능의 롤아웃을 관리하고 기존 사용자를 방해할 위험을 최소화하는 유연한 방법을 제공합니다.

예: 글로벌 금융 서비스 회사는 중요한 데이터베이스 스키마 변경이 필요한 새 보고 기능을 점진적으로 롤아웃하기 위해 기능 플래그를 사용합니다. 처음에는 내부 사용자와 소규모 베타 테스터 그룹에 대해 기능을 활성화한 다음 고객 기반에 점진적으로 롤아웃하여 성능을 면밀히 모니터링하고 그 과정에서 피드백을 수집할 수 있습니다.

4. 온라인 스키마 변경

온라인 스키마 변경을 사용하면 데이터베이스를 오프라인으로 전환하지 않고도 데이터베이스 스키마를 수정할 수 있습니다. 이는 높은 가용성이 필요한 애플리케이션에 매우 중요합니다. 다음과 같은 여러 도구와 기술을 사용하여 온라인 스키마 변경을 수행할 수 있습니다.

• pt-online-schema-change(MySQL용): 이 도구는 섀도우 테이블을 생성하고, 데이터를 복사한 다음 섀도우 테이블에서 스키마 변경을 수행합니다. 변경이 완료되면 섀도우 테이블을 원래 테이블과 바꿉니다.
• pg_repack(PostgreSQL용): 이 도구는 데이터베이스를 잠그지 않고 테이블과 인덱스를 재구축합니다.
• 보기 및 트리거 사용: 원하는 스키마를 시뮬레이션하는 보기를 만들고 트리거를 사용하여 기본 테이블을 업데이트할 수 있습니다.

온라인 스키마 변경을 수행하는 것은 복잡할 수 있으며 신중한 계획이 필요하지만 전 세계적으로 배포된 애플리케이션에서 높은 가용성을 유지하는 데 필수적입니다.

예: 온라인 게임 회사는 pt-online-schema-change를 사용하여 게임을 오프라인으로 전환하지 않고도 MySQL 데이터베이스에 새 인덱스를 추가합니다. 이를 통해 플레이어는 데이터베이스 유지 관리 작업 중에도 중단 없이 게임을 계속 즐길 수 있습니다.

5. 데이터 마이그레이션 전략

경우에 따라 스키마 변경으로 인해 기존 데이터를 새 스키마로 마이그레이션해야 합니다. 특히 대규모 데이터베이스의 경우 복잡하고 시간이 많이 걸리는 프로세스일 수 있습니다. 데이터 마이그레이션을 관리하기 위한 몇 가지 전략은 다음과 같습니다.

• 일괄 처리: 데이터베이스에 과부하가 걸리지 않도록 데이터를 작은 일괄 처리로 처리합니다.
• 백그라운드 작업: 애플리케이션 성능에 영향을 미치지 않도록 백그라운드에서 데이터 마이그레이션을 수행합니다.
• 병렬 처리: 여러 스레드 또는 프로세스를 사용하여 데이터 마이그레이션 속도를 높입니다.
• 멱등성 스크립트: 아무런 해를 끼치지 않고 여러 번 실행할 수 있는 스크립트를 작성합니다.
• 데이터 유효성 검사: 마이그레이션 후 데이터를 유효성 검사하여 올바르고 일관성이 있는지 확인합니다.

예: 대규모 소셜 네트워크는 여러 언어에 대한 지원을 포함하는 새 데이터베이스 스키마로 사용자 데이터를 마이그레이션해야 합니다. 일괄 처리, 백그라운드 작업 및 데이터 유효성 검사의 조합을 사용하여 데이터 손실이나 손상 없이 마이그레이션이 성공적으로 완료되도록 합니다. 마이그레이션 스크립트는 필요한 경우 다시 실행할 수 있도록 멱등성으로 설계되었습니다.

고급 마이그레이션 기술

기본 워크플로 외에도 Django 마이그레이션은 복잡한 시나리오를 처리하기 위한 여러 고급 기술을 제공합니다.

1. 데이터 마이그레이션

데이터 마이그레이션을 사용하면 마이그레이션의 일부로 데이터베이스의 데이터를 수정할 수 있습니다. 이는 데이터 정리, 데이터 변환 또는 기존 데이터를 기반으로 새 필드를 채우는 데 유용할 수 있습니다.

            # migrations/0002_populate_discount_percentage.py
from django.db import migrations

def populate_discount_percentage(apps, schema_editor):
    Product = apps.get_model('myapp', 'Product')
    for product in Product.objects.all():
        if product.price > 100:
            product.discount_percentage = 0.10  # 10% discount
            product.save()

def reverse_populate_discount_percentage(apps, schema_editor):
    Product = apps.get_model('myapp', 'Product')
    for product in Product.objects.all():
        product.discount_percentage = 0.00
        product.save()

class Migration(migrations.Migration):
    dependencies = [
        ('myapp', '0001_initial'),
    ]

    operations = [
        migrations.RunPython(populate_discount_percentage, reverse_populate_discount_percentage),
    ]
            

              
                Copy
              
            
          

이 예제에서는 가격이 100보다 큰 제품에 대해 discount_percentage 필드를 채웁니다.

2. 사용자 정의 마이그레이션 작업

Django를 사용하면 기본 제공 작업이 요구 사항을 충족하지 않는 경우 자체 마이그레이션 작업을 정의할 수 있습니다. 이는 복잡한 데이터베이스 작업을 수행하거나 외부 시스템과 상호 작용하는 데 유용할 수 있습니다.

            # myapp/migrations/operations.py
from django.db.migrations.operations import Operation

class CreateHStoreExtension(Operation):
    reversible = True

    def state_forwards(self, app_label, state):
        pass

    def database_forwards(self, app_label, schema_editor, from_state, to_state):
        schema_editor.execute("CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS hstore;")

    def database_backwards(self, app_label, schema_editor, from_state, to_state):
        schema_editor.execute("DROP EXTENSION IF EXISTS hstore;")

    def describe(self):
        return "Creates the hstore extension"

            

              
                Copy
              
            
          

            # migrations/0003_create_hstore_extension.py
from django.db import migrations
from myapp.migrations.operations import CreateHStoreExtension

class Migration(migrations.Migration):
    dependencies = [
        ('myapp', '0002_populate_discount_percentage'),
    ]

    operations = [
        migrations.SeparateDatabaseAndState(
            database_operations=[CreateHStoreExtension()],
            state_operations=[]
        ),
    ]
            

              
                Copy
              
            
          

이 예제에서는 PostgreSQL에서 hstore 확장을 만드는 사용자 정의 마이그레이션 작업을 만듭니다.

3. 마이그레이션 스쿼싱

시간이 지남에 따라 프로젝트에 많은 마이그레이션 파일이 누적될 수 있습니다. 마이그레이션 스쿼싱을 사용하면 여러 마이그레이션을 단일 마이그레이션으로 결합하여 프로젝트를 더 깔끔하고 관리하기 쉽게 만들 수 있습니다.

            python manage.py squashmigrations myapp 0005
            

              
                Copy
              
            
          

이 명령은 myapp 앱의 모든 마이그레이션을 마이그레이션 0005까지 스쿼싱하여 새 마이그레이션 파일로 만듭니다.

Django 마이그레이션을 위한 모범 사례

Django 마이그레이션이 안정적이고 유지 관리 가능하도록 하려면 다음 모범 사례를 따르십시오.

• 원자적 마이그레이션 작성: 각 마이그레이션은 단일하고 잘 정의된 작업을 수행해야 합니다. 이렇게 하면 마이그레이션을 더 쉽게 이해하고 디버그할 수 있습니다.
• 마이그레이션 테스트: 프로덕션에 적용하기 전에 개발 또는 스테이징 환경에서 항상 마이그레이션을 테스트합니다.
• 되돌릴 수 있는 마이그레이션 사용: 필요한 경우 변경 사항을 쉽게 롤백할 수 있도록 마이그레이션을 되돌릴 수 있는지 확인합니다.
• 마이그레이션 문서화: 각 작업의 목적을 설명하기 위해 마이그레이션 파일에 주석을 추가합니다.
• 마이그레이션을 최신 상태로 유지: python manage.py migrate를 정기적으로 실행하여 데이터베이스 스키마를 애플리케이션 코드와 동기화합니다.
• 일관된 명명 규칙 사용: 마이그레이션 파일에 명확하고 일관된 명명 규칙을 사용합니다.
• 충돌을 신중하게 처리: 여러 개발자가 동일한 프로젝트에서 작업하는 경우 마이그레이션 충돌이 발생할 수 있습니다. 데이터 손실이나 손상을 방지하기 위해 이러한 충돌을 신중하게 해결하십시오.
• 데이터베이스별 기능에 유의하십시오: 데이터베이스별 기능을 사용하는 경우 마이그레이션이 대상 데이터베이스와 호환되는지 확인하십시오.

일반적인 마이그레이션 문제 해결

신중하게 계획하더라도 Django 마이그레이션 작업 시 문제가 발생할 수 있습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 문제와 해결 방법입니다.

• 마이그레이션 충돌: 마이그레이션 파일을 검사하고 변경 사항을 수동으로 병합하여 충돌을 해결합니다.
• 누락된 종속성: migrate 명령을 실행하기 전에 모든 종속성이 충족되었는지 확인합니다.
• 순환 종속성: 순환 종속성을 방지하기 위해 모델을 리팩터링합니다.
• 장기 실행 마이그레이션: 성능을 향상시키기 위해 마이그레이션을 최적화합니다. 대규모 테이블의 경우 온라인 스키마 변경 도구 사용을 고려하십시오.
• 데이터 손실: 데이터를 수정하는 마이그레이션을 실행하기 전에 항상 데이터베이스를 백업하십시오.

결론

Django 마이그레이션은 제어되고 예측 가능한 방식으로 데이터베이스 스키마 진화를 관리하는 데 필수적인 도구입니다. 기본 개념을 이해하고, 스키마 진화 전략을 적용하고, 모범 사례를 따르면 전 세계적으로 배포된 환경에서도 Django 애플리케이션이 안정적이고 유지 관리 가능하며 확장 가능하도록 할 수 있습니다. 가동 중지 시간과 데이터 불일치 위험을 최소화하기 위해 신중하게 계획하고, 철저히 테스트하고, 마이그레이션을 문서화하는 것을 잊지 마십시오.

이 가이드에서는 Django 마이그레이션에 대한 포괄적인 개요를 제공했습니다. 논의된 전략과 기술을 활용하여 데이터베이스 스키마를 자신 있게 관리하고 글로벌 애플리케이션의 데이터 무결성과 최적의 성능을 보장할 수 있습니다.