분산 시스템의 메시지 전달 기법과 실패 대응 전략

1. 분산 시스템에서의 통신 실패 시나리오¶

단일 컴퓨터 내의 메서드 호출과 달리, 네트워크로 연결된 분산 시스템에서는 클라이언트가 요청을 보낸 후 응답을 받지 못했을 때 다음과 같은 다양한 가능성이 존재합니다.

서버 수신 전 실패: 요청이 서버에 도달하기 전에 네트워크 문제로 유실됨.
서버 처리 중 실패: 서버가 요청을 받았으나 작업을 수행하기 직전 혹은 수행 중에 다운됨.
응답 전송 중 실패: 서버는 작업을 성공적으로 마쳤으나, 클라이언트로 확답(ACK)을 보내기 직전 네트워크가 끊김.

핵심 문제: 클라이언트 입장에서는 위 세 가지 상황이 모두 '응답 없음'으로 똑같이 보이기 때문에, 서버가 실제로 작업을 수행했는지 알 길이 없습니다.

2. 메시지 전달 방식 (Delivery Guarantees)¶

시스템의 성격에 따라 클라이언트와 서버 간에 미리 약속된 전달 방식을 선택해야 합니다.

① At Most Once (최대 한 번)¶

클라이언트가 요청을 딱 한 번만 보내고, 응답이 없더라도 재시도하지 않는 방식입니다. * 특징: 메시지가 유실될 수 있지만, 중복 실행될 위험은 전혀 없습니다. * 사용 사례: * 로그 및 모니터링: 일부 데이터가 누락되어도 전체 추세에 지장이 없는 경우. * 푸시 알림/광고 메일: 사용자에게 동일한 알림이 여러 번 가서 스팸처럼 느껴지는 것을 방지해야 할 때.

② At Least Once (최소 한 번)¶

클라이언트가 서버로부터 성공 응답을 받을 때까지 계속해서 재시도하는 방식입니다. * 특징: 메시지 유실은 없으나, 서버에서 동일한 작업이 여러 번 수행될 위험이 있습니다. * 전제 조건: 반드시 작업이 멱등성(Idempotency)을 가져야 합니다.

3. 멱등성 (Idempotency)의 이해¶

멱등 작업: 여러 번 수행해도 결과가 처음 한 번 수행했을 때와 동일한 작업.
- 예: 파일의 첫 줄 읽기, 사용자 상태를 '활성'으로 변경, 특정 ID의 데이터 삭제.
비멱등 작업: 수행할 때마다 시스템 상태가 변하는 작업.
- 예: 파일에 내용 추가, 데이터베이스 값 증가(+1), 계좌 잔액 인출.

4. 비멱등 작업을 멱등하게 만드는 방법 (인공적 멱등성)¶

결제와 같이 중요하지만 비멱등적인 작업은 시퀀스 키(Sequence Key)를 도입하여 멱등성을 강제로 부여할 수 있습니다.

처리 프로세스 (예: 대금 청구)¶

키 생성: 주문 서비스가 요청마다 고유하게 증가하는 시퀀스 키를 생성하여 보냅니다.
재시도 표시: 재시도 시에는 isRetry = true와 같은 플래그를 함께 전송합니다.
서버 측 검증:
- DB 키 확인: 서버는 작업 처리 전, 저장된 마지막 시퀀스 키와 요청받은 키를 비교합니다.
- 키가 다를 경우: 이전 처리가 실패했음을 의미하므로 작업을 수행하고 새 키를 기록합니다.
- 키가 같을 경우: 이미 처리가 완료되었으나 응답만 유실된 상황이므로, 추가 작업 없이 성공 응답만 다시 보냅니다.

5. 요약 및 결론¶

분산 시스템에서 완벽하게 "딱 한 번만" 전달하는 것은 매우 어렵거나 불가능에 가깝습니다. 따라서 시스템 설계자는 서비스의 특성에 맞춰 적절한 전략을 선택해야 합니다.

방식	유실 가능성	중복 실행 가능성	적합한 상황
At Most Once	있음	없음	로그, 단순 알림
At Least Once	없음	있음	멱등성이 보장된 작업
인공적 멱등성 도입	없음	없음(논리적)	결제, 주문 등 중요 비멱등 작업

이러한 복잡성을 해결하는 과정은 확장이 용이하고 느슨하게 결합된 분산 시스템을 구축하기 위해 반드시 지불해야 하는 대가입니다.