[Spring Boot] 외부 서비스 장애에 대비하는 동기 호출의 생존 전략 - 2

이번에는 외부 서비스 장애로 인해 생기는 문제를 벌크헤드 패턴, 그리고 서킷 브레이커 패턴를 통해 해결하는 법을 알아보도록 하겠습니다.

1. 벌크헤드 패턴 (Bulkhead Pattern) :  피해를 국소적으로 제한

선박 내부에 설치하는 격벽(Bulkhead)에서 유래된 이름입니다. 선박의 여러 구역을 독립적으로 구분해두면 한 구역에 물이 침수되더라도 나머지 구역까지 침수가 퍼지지 않습니다. 결과적으로 선박 전체가 가라앉는 것을 방지하고, 피해를 국소적으로 제한합니다.

1) 소프트웨어의 적용

소프트웨어 시스템에서도 이와 비슷한 문제가 발생할 수 있습니다.

• 하나의 서비스나 모듈이 과부하나 오류로 인해 전체 시스템을 마비시키는 것을 방지해야 합니다.
• 즉 장애 격리를 통해서 서비스의 안전성을 높이는 방법이다

https://www.geeksforgeeks.org/system-design/bulkhead-pattern/#what-is-bulkhead-pattern

2) 핵심 아이디어

시스템을 논리적으로 나누어서, 각 구역이 서로 독립적으로 실패하거나 과부하에 대응하도록 합니다.

주요 방법:

• 요청 처리 풀(Tread Pool, Connection)을 기능 별로 분리를 하거나.
• 각 서비스 / 모듈별로 Resource를 격리한다. (예: API Gateway에서 고객 그룹별 리소스 격리)
• 세마포어(Semaphore)를 이용한 동시 요청 제어로 물리적으로 풀을 분리하지 않고, 특정 기능에 대한 동시 실행 수를 세마포어를 통해 제한하여 리소스 고갈을 방지합니다.
• 마이크로서비스 환경에서는 서비스 간의 호출수 제한 및 타임아웃을 설정한다.

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2. 서킷 브레이커 패턴 (Circuit Breaker Pattern) : 연쇄 장애를 방지하기 위한 안정성 패턴

1) 서킷 브레이커 패턴이란?

장애 발생 시 외부 호출을 차단하여, 장애 확산을 막고 시스템을 보호하는 패턴을 의미한다.

2) 서킷 브레이커 동작 상태

1. Closed: 정상 상태, 요청을 정상적으로 외부 서비스로 전달된다.
2. Open: 장애 상태, 요청을 외부 서비스에 보내지 않고 즉시 실패 처리한다.
3. Half-Open: 일부 요청만 보내서 외부 서비스가 정산인지 확인한다.

https://martinfowler.com/bliki/CircuitBreaker.html

3) 장애 발생 시 동작 원리

장애 발생 전

• 모든 요청이 외부 서비스로 정상적으로 전송된다.

장애 발생

• 외부 서비스가 장애 상태가 되면 일정 횟수 이상의 실패가 발생하고
• 서킷 브레이커가 Open 상태로 전환, 외부 서비스 호출을 차단한다.
• 클라이언트는 바로 실패를 반환받고, 대기 시간 없이 다른 작업 수행 가능.

장애 복구 후

• 일정 시간 이후 Half-Open 상태로 전환하여 일부 요청만 외부 서비스로 보냄.
• 정상 응답이 확인되면 다시 Closed 상태로 복귀하여 전체 요청 재개.

→ 결과적으로, 외부 서비스 장애가 내부 서비스 시스템으로 확산되는 것을 차단합니다.

Resilience4j, Hystrix(Netflix, 유지보수 모드), Spring Cloud Circuit Breaker 등의 라이브러리를 사용하면 서킷 브레이커 패턴도 구현할 수 있습니다.

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결론

이렇게 외부 서비스가 장애가 발생할 시 우리의 서비스는 커다란 영향을 받을 수 있습니다.

• 타임아웃: 외부 서비스 응답 지연으로 인해 시스템 리소스가 낭비되는 것을 빠르게 차단합니다.
• 벌크헤드 패턴: 특정 기능의 장애가 시스템 전체로 확산되지 않도록 리소스를 격리합니다.
• 서킷 브레이커 패턴: 반복되는 실패로부터 시스템을 보호하고, 장애 구간을 자동으로 차단하고 복구합니다.

이러한 장애 대응 패턴을 배우면서 각자의 프로젝트에 구현을 한다면, 좋은 백엔드 개발자가 되는 한걸음이 되지 않을까 생각합니다.

 

 

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2025.07.02 - [BackEnd🍃/Spring boot] - [Spring Boot] 외부 서비스 장애에 대비하는 동기 호출의 생존 전략 - 1

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