프로찍먹러

1. 느슨한 결합을 위한 노력

예시 정책.

1. 회원 도메인과 가족계정 도메인이 있다.

2. 회원의 인증정보가 초기화되면 가족계정에서 탈퇴된다.

1단계. 모놀리틱한 구조(그저 동기적인 코드로 구현)

회원의 인증이 초기화되면 -> 가족계정 서비스에서 탈퇴된다.

이 행위의 주체는 회원이다.

즉, 회원 본인인증 해제 로직과 가족계정 탈퇴 로직이 강한 결합을 이루고 있다.

2단계. 시스템의 물리적인 분리

물리적으로는 분리되었지만 코드레벨의 호출이 HTTP 요청에 의한 호출로 변경되었을 뿐 여전히 강한 결합이다.

3. 비동기 HTTP 요청

비동기로 구현된 HTTP 요청은 쓰레드레벨의 의존을 제거할 뿐 여전히 강한 결합이다.

4. 메시지 큐를 사용한 요청

회원 인증 초기화시 가족계정 탈퇴를 요구하는 메시지를 발행함으로 물리적인 결합은 제거되었지만 논리적으로는 강하게 결합된 상태다.

회원인증을 담당하는 도메인에서 가족계정을 담당하는 도메인에서 해야할 작업을 명시하고 있으니까 말이다.

주의해야할 것.

요청을 위해 발행한 메시지가 대상 도메인에게 바라는 행위를 담은 메시지라면 그저 비동기 구조일 뿐,

우리가 다루고자 하는 이벤트가 아니다.

.

.

.

.

.

.

.

5. 드디어 느슨한 결합

메시지큐에 똑같이 메시지를 발행하였지만 4단계와 다른점이 있다면

회원 도메인에서 발행한 메시지는 가족계정의 탈퇴를 지시하는 메시지가 아니라 그저 "회원인증 초기화"를 알리는 메시지라는 점이다.

출처:

https://youtu.be/b65zIH7sDug

2. 이벤트란?

여기서 말하는 이벤트는 다음과 같다.

밥을 먹고 설거지를 하는 서비스라면

밥을 먹고나서 "설거지를 하라"는 이벤트를 발행하는 것이 아닌

"밥을 먹었다"라는 이벤트를 발행하는 것이다.

다른 예시로,

경찰관이 자동차에게 "직진하라"는 이벤트를 발행한다면,

이렇게 차들이 많아지면 이벤트를 발행하는 경찰관에게는 부하가 걸리게 된다. 차 하나하나마다 발행을 해줘야하기 때문

하지만, 신호등은 우리에게 이벤트를 발행하지 않는다. 정확히 말하면 경찰관처럼 우리에게 직진하라고 지시하지 않는다.

그저 지금이 빨간불인지 파란불인지만 알려줄 뿐 자동차가 신호등을 관찰하다가 판단한다.

따라서 신호등은 자신의 상태만 메시지로 발행하고 후속 행동은 이를 관찰하는 자동차들이 판단하여 처리한다.

한마디로 줄여서

"주목할 만한 상태를 이벤트로 발행한다"

고 보면 될 것같다.

AWS에서 발생하는 거의 모든 동작은 이벤트를 발생시킨다. 다음은 EC2의 생명주기 변경 이벤트이다.

출처:

https://youtu.be/4aoKv545ViA

3. 이벤트 드리븐 아키텍쳐의 이모저모

이벤트 드리븐 아키텍쳐의 제약사항

• 이벤트는 발생한 사건에 대해 약속된 형식 사용
• 불변 : 과거의 메시지를 변경할 수 없음
• 발생한 사건에 대한 결과 상태 전달
• 생성자는 이벤트를 누가 처리했는지 이벤트 처리 상태에 관여하지 않음
• 소비자는 이벤트를 누가 생성했는지, 생성자에 관심 갖지 않음

이벤트 드리븐 아키텍쳐 설계시 고려사항

Loosely coupling

• 한 모듈이 따른 모듈에 너무 종속적이면 안된다.
• 고려사항이라고는 하지만 비동기적인 프로그램을 하기 위해선 사실상 필수 사항

Removing dependencies 

• 의존성을 제거
• 의존성을 제거 해서 Loosely한 coupling 상태로 만들어야 함

Nonblocking transaction

• 트랜잭션 단계에서 서로 영향을 주지 않도록 해야함.
• 회원가입을 할때, 핸드폰 인증을 하고 이메일 인증을 순차적으로 진행을 하는데 이메일 인증에서 오류가 났다고 해서 핸드폰 인증까지 같이 취소가 되면 안됨

Asynchronized callback

• 비동기 콜백은 필수는 아님
• 그러나 사용의 편리성으로 가장 많이 사용

Fallback /Retry

• 실패 했을 경우 어떻게 하고 어디까지 돌아가서 재시도 할것인가를 구분 지을 필요 있음
• 딱히 정해진 방식이 없어서 설계자의 능력이 중요

Event logging

• 비동기는 로그가 중구난방으로 찍히기 때문에, 이벤트 로그가 잘 찍히게 설계해야함.

이벤트 드리븐 아키텍쳐의 장단점

특징과 장점

• Sevice간 호출이 많은 Microservice Architecture에 적합.
• Infra Structure의 유연한 사용
• Polyglot 구성에 용이 -> 모듈별로 서로 다른 언어와 DB 사용 가능
• 가용성, 응답성 ↑ -> 효율성, 성능 ↑ -> 요청이 많아질 수록 성능 향상 기대
• Fault Isolation : 에러가 생겨도 각각의 모듈에 독립적으로 생기기 때문에 다른 모듈은 정상 가동이 가능

단점

• 설계 복잡도, 운영 복잡도 증가
• Message Broker 의존성 증가 ->Fault Isolation의 장점이 있어도 모든 Message가 모이는 Message Broker 자체가 고장나면 시스템이 멈춰버림
• 코드 가독성 하락 -> 눈에 익은 코드가 아니므로 코드 읽기가 어려움
• 디버깅 난이도 상승 -> 스텝투스텝으로 동기적으로 따라갈 수가 없고, 중구난방으로 로그가 찍히기 때문에 어디서 고장이 났는지 파악하기 힘듬
• log를 통한 system flow 가독성 하락

출처: https://be-developer.tistory.com/37

1. 왜 RabbitMQ를 사용하는가?

RabbitMQ는 *AMQP를 따르는 오픈소스 메세지 브로커이다.

RabbitMQ는 데이터를 잠시 보관하고 나중에 비동기적으로 처리하고 싶을 경우 사용하는 일종의 데이터 저장소이다.

*AMQP: Advanced Message Queing Protocol의 약자로, 흔히 알고 있는 MQ의 오픈소스에 기반한 표준 프로토콜

실생활에서 예를 들어보자

스타벅스에서 손님들이 줄을 서서 커피를 주문한다.

1. 메시지 큐X

첫번째 손님이 커피를 주문하면 첫번째 손님의 커피가 완성될때까지 두번째 손님은 계속 줄을 서서 대기해야한다.

2. 메시지 큐O

첫번째 손님은 커피를 주문하고 자리로 간다. 두번째, 세번째 손님들도 주문서만 던져놓고 자리로 간다. 바리스타는 쌓여가는 주문서들을 보며 순서대로 커피를 만든다. 커피가 만들어지면 손님들이 받아간다.

이때 손님(프로듀서)들이 바리스타(컨슈머)에게 던져놓는 주문서가 메시지가 되고 주문서가 쌓여가는 곳이 메시지 큐가 된다.

이런 구조는 커피를 비동기적으로 만들기에 효율적이며,

주문서는 바리스타에게 전달될때 까지 잠시 저장되기에 바리스타가 까먹거나 하는 주문 누락이 발생하지 않는다.

정리하자면

• 메시지를 많은 사용자에게 전달해야할 때
• 요청에 대한 처리시간이 길어 해당 요청을 다른 API에 위임하고 빠른 응답처리가 필요할 때
• 애플리케이션 간 결합도를 낮춰야 할 때

RabbitMQ를 사용한다

2. RabbitMQ는 어떻게 이루어져있는가?

[프로듀서 → 브로커(익스체인지+큐) → 컨슈머]

의 구조로 메시지를 전달해주는 메시징 서버

RabbitMQ는 다음과 같이 구성된다.

1. Producer: 메시지를 보내는 놈
2. Exchange: 메시지를 알맞은 큐에 전달해주는 놈
3. Queue: 메시지를 차곡차곡 쌓아두는 놈
4. Consumer: 메시지를 받는 놈

위 그럼처럼 Producer는 Queue에 직접 메시지를 전달하는 것이 아니다.

[프로듀서 → 익스체인지 → 큐 → 컨슈머]의 절차를 밟는다.

Exchange에서 알맞은 Queue로 메시지를 분배한다.(Exchange들과 Queue들은 바인딩되어있다)

무슨 기준으로 분배하느냐?

Exchange Type에 따라 다르다.

Exchange Type 4가지

Direct

메시지에 포함된 Routing Key를 기반으로 특정 Queue에 메시지를 하나씩 전달한다.

Fanout

Routing Key에 상관 없이 연결돼있는 모든 Queue에 동일한 메시지를 전달한다.

라우팅키를 평가할 필요가 없기때문에 성능적인 이점이 있다.

Topic

라우팅키 전체가 일치하거나 일부 패턴과 일치하는 모든 Queue로 메시지가 전달된다.

Topic Exchange 에서 사용하는 binding key 는 점(.)으로 구분된 단어를 조합해서 정의한다.

* 와 #을 이용해 와일드 카드를 표현할 수 있으며, * 는 단어 하나 일치 # 는 0 또는 1개 이상의 단어 일치를 의미한다.

다음과 같이 binding key 를 정의한 경우에 메시지의 routing key 가 quick.orange.rabbit 또는 lazy.orange.elephant 이면, Q1, Q2 둘 다 전달된다. lazy.pink.rabbit 는 binding key 2개와 일치 하더라도 1번만 전달된다.

quick.brown.fox, quick.orange.male.rabbit 는 일치하는 binding key 가 없기 때문에 무시된다.

Header

메시지 속성 중 headers 테이블을 사용해 특정한 규칙의 라우팅을 처리한다.

• x-match = any 일 경우 헤더 테이블 값 중 하나가 연결된 값 중 하나와 일치하면 메시지 전달
• x-match = all 일 경우 모든 값이 일치해야 메시지를 전달한다.

추가적인 사용 패턴들은 다음 블로그에 잘 설명이 되어있더라.

https://hamait.tistory.com/402

3. Connection과 Channel

Connection

• RabbitMQ에서 지원하는 모든 프로토콜은 TCP 기반이다.
• 효율성을 위해 긴 연결을 가정한다. (프로토콜 작업당 새 연결이 열리지 않음.)
• 하나의 클라이언트 연결은 단일 TCP 연결을 사용한다.
• 클라이언트가 연결을 성공하려면, RabbitMQ 대상 노드는 특정 프로토콜에 대한 연결을 허용해야 한다.
• 연결은 오래 지속되어야 하기 때문에 일반적으로 구독을 등록하고, 폴링 대신에 메시지를 전달하여 소비한다.
• 연결이 더 이상 필요하지 않은 경우, 리소스 절약을 위해 연결을 닫아야 한다. 이를 수행하지 못하는 클라이언트는 리소스의 대상 노드를 고갈시킬 위험이 있다.
• 운영 체제는 단일 프로세스가 동시에 열 수 있는 TCP 연결(소켓) 수에 대한 제한이 있다. QA 환경에서는 충분한 경우가 있지만, Production 환경에서는 더 높은 제한을 사용하도록 구성해야 할 수도 있다.

Channel

• 단일 TCP 연결을 공유하는 논리적인 개념의 경량 연결로 다중화된다.
• 클라이언트가 수행하는 모든 프로토콜 작업은 채널에서 발생한다.
• 채널 안에 연결할 Queue를 선언할 수 있으며, 채널 하나당 하나의 Queue만 선언이 가능하다.
• 채널은 Connection Context에만 존재하기 때문에 Connection이 닫히면, 연결된 모든 채널도 닫힌다.
• 클라이언트에서 처리를 위해 멀티 프로세스/스레드를 사용한다면, 프로세스/스레드 별로 새 채널을 열고 공유하지 않는 것이 일반적이다.

아무튼.

Connection: Application과 RabbitMQ Broker사이의 물리적인 TCP 연결

Channel: connection내부에 정의된 가상의 연결. queue에서 데이터를 손볼 때 생기는 일종의 통로같은 개념

https://hyos-dev-log.tistory.com/8

4. 적용하기

NodeJS에 적용하기

1. 초기 설정

amqp.connect함수를 통해서 Rabbitmq에 연결한다.

export async function makeConnection() {
  const connection = await amqp.connect({
    protocol: config.rabbitmq.protocol,
    username: config.rabbitmq.username,
    password: config.rabbitmq.password,
    hostname: config.rabbitmq.hostname,
    port: config.rabbitmq.port,
    vhost: '/',
    heartbeat: 0,
  });
}

2.  NodeJS에서 메시지 Subscribe하기

const messageQueueConnectionString = {
  protocol: config.rabbitmq.protocol,
  username: config.rabbitmq.username,
  password: config.rabbitmq.password,
  hostname: config.rabbitmq.hostname,
  port: config.rabbitmq.port,
  vhost: '/',
  heartbeat: 0,
};


export async function listenForResults() {
  try {
    // connect to Rabbit MQ (1)
    const connection = await amqp.connect(messageQueueConnectionString);

    // create a channel and prefetch 1 message at a time (2)
    const myChannel1 = await connection.createChannel();
    await myChannel1.prefetch(1);

    const myChannel2 = await connection.createChannel();
    await myChannel2.prefetch(1);

    // start consuming messages (3)
    console.log('start consuming messages from web service');
    await myController.myConsume1({ connection, myChannel1 });
    await myController.myConsume2({ connection, myChannel2 });
  } catch (e) {
    Raven.captureException(e);
  }
}

(1) connection 획득

(2) connection으로부터 channel을 생성

(3) consume 실행

위 1, 2, 3번의 과정은 서버가 최초 실행될때 실행된다.

*Prefetch란, 큐의 메시지를 컨슈머의 메모리에 쌓아놓을 수 있는 최대 메시지의 양

https://minholee93.tistory.com/entry/RabbitMQ-Prefetch

export function myConsume1({ connection, myChannel1 }) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    myChannel1.consume('q1', async function (msg) { // queue 이름
      console.log('myConsume1');
      
      // (4)
      const msgBody = msg.content.toString();
      const data = JSON.parse(msgBody);

      // (5)
      // 비즈니스로직

      // acknowledge message as received
      await myChannel1.ack(msg);
    });

    // handle connection closed
    connection.on('close', err => {
      return reject(err);
    });

    // handle errors
    connection.on('error', err => {
      return reject(err);
    });
  });
}

(4) 메시지 파싱

(5) 원래 수행하고자 했던 로직 실행

ack를 전송하지 않고 소비자가 죽거나 (채널이 닫히거나 연결이 끊어 지거나 TCP 연결이 끊어지는 경우),

RabbitMQ는 메시지가 완전히 처리되지 않았 음을 인식하고 다시 대기한다.

즉 컨슈머(소비자)가 사망했을 경우를 대비

3.  NodeJS에서 메시지 Publish하기

export let channel1;

// (1)
export async function makeConnection() {
  const connection = await amqp.connect({
    protocol: config.rabbitmq.protocol,
    username: config.rabbitmq.username,
    password: config.rabbitmq.password,
    hostname: config.rabbitmq.hostname,
    port: config.rabbitmq.port,
    vhost: '/',
    heartbeat: 0,
  });
  
  // (2)
  channel1 = await connection.createConfirmChannel(); // createConfirmChannel는 ack과 nack을 확인한다
}

// (3)
export async function publishToChannel(channel, { exchangeName, routingKey, data }) {
  await channel.publish(exchangeName, routingKey, Buffer.from(JSON.stringify(data), 'utf-8'), { persistent: true });
}

(1) 서버 최초 실행시 makeConnection 메소드를 사용하여 연결한다

(2) channel당 하나의 queue만 생성이 가능하기에 필요한 큐만큼의 채널을 생성하고 전역변수로 export해준다

(3) channel의 publish메소드를 사용하는 함수를 만든다

(1), (2)의 과정은 서버가 최초 실행될때 실행된다.

RabbitMQ가 종료되거나 충돌하면 사용자가 알리지 않는 한 대기열과 메시지를 잃게된다. 메시지가 손실되지 않도록하려면 큐와 메시지에 durable과 persistent 설정을 주어야한다.

즉, ack과 달리 RabbitMQ가 사망할 경우를 대비

https://skarlsla.tistory.com/13

// (4)
const result = await rabbitmq.publishToChannel(rabbitmq.channel1, {
  exchangeName: 'ex1', // exchange name
  routingKey: 'p1', // bind pattern
  data: { uid: uid },
});

(4) 이후 메시지를 publish할 곳에서 export한 channel과 설정값을 publish함수의 인자로 넣어주며 사용한다.

Spring에서 사용하기

1. 초기설정 - application.yml

spring:
  rabbitmq:
    host: somethingsomethingaddress.mq.region.amazonaws.com
    port: 5671
    username: myname
    password: mypassword
    ssl:
      enabled: true
  listener:
    simple:
      acknowledge-mode: manual

2. Spring에서 메시지 Subscribe하기

@RabbitListener(queues = ["sample.queue"])
public fun receiveMessage (message : Message){
    System.out.println("수신받은 메시지는 $message");
}

조금 더 자세한 설정을 하려면 어노테이션에 옵션을 추가해주면 된다.

@RabbitListener(bindings = [QueueBinding(
    value = Queue(value = "q1"),
    exchange = Exchange(value = "ex1"),
)])
fun receiveMessage (message : Message){
    System.out.println("수신받은 메시지는 $message");
}

https://cheese10yun.github.io/spring-rabbitmq/

https://syaku.tistory.com/?page=7 

3. Spring에서 메시지 Publish하기

// (1)
val rabbitTemplate: RabbitTemplate            

// (2)
val dto = mqDto(uid, req.amount)
rabbitTemplate.convertAndSend("ex1", "p2", objectMapper.writeValueAsString(dto)); // (exchangeName, routingKey, value)

(1) 생성자 주입

(2) 보낼 메시지를 dto로 포장해서 objectMapper.writeValueAsString 로 직렬화해서 전송한다.

5. 그 외 읽어보면 좋을 RabbitMQ 관련 이모저모

1. RabbitMQ에서 최적을 성능을 뽑는 팁?

https://kamang-it.tistory.com/627

2. Spring boot Exchange와 Queue 자동 생성 이해

스프링 부트가 구동될때 exchange와 queue 설정에 따라 자동으로 생성되지 않는 다.

자동 생성 시점은 메시지가 발행이 될때와 메시지를 구독하기 위해 RabbitMQ 서버에 연결될때 생성된다.

아래 설정은 자동 생성 여부를 설정하기 위한 옵션이고 기본 값은 true 이다.

spring.rabbitmq.dynamic=true

https://syaku.tistory.com/?page=7 

3. kafka vs RabbitMQ

앞선 내용들을 통해 각각의 정의 및 프로세스에 대해 면밀히(?) 살펴봤다.
위 내용을 통해서도 kafka와 RabbitMQ의 차이에 대해 어느정도 이해할 수 있겠지만 본 글의 주제가 주제인만큼 다시 한번 간단히 정리해보도록 하겠다.

1. kafka는 pub/sub 방식 / RabbitMQ는 메시지 브로커 방식
   kafka의 pub/sub방식은 생산자 중심적인 설계로 구성. 생성자가 원하는 각 메시지를 게시할 수 있도록 하는 메시지 배포 패턴으로 진행
   RabbitMQ의메시지브로커방식은 브로커 중심적인 설계로 구성. 지정된 수신인에게 메시지를 확인, 라우팅, 저장 및 배달하는 역할을 수행하며 보장되는 메시지 전달에 초점
2. 전달된 메시지에 대한 휘발성
   RabbitMQ는 queue에 저장되어 있던 메시지에 대해 Event Consumer가져가게 되면 queue에서 해당 메시지를 삭제한다.
   하지만, kafka는 생성자로부터 메시지가 들어오면 해당 메시지를 topic으로 분류하고 이를 event streamer에 저장한다. 그 후, 수신인이 특정 topic에 대한 메시지를 가져가더라도 event streamer는 해당 topic을 계속 유지하기 때문에 특정 상황이 발생하더라도 재생이 가능하다.
3. 용도의 차이
   kafka는 클러스터를 통해 병렬처리가 주요 차별점인 만큼 방대한 양의 데이터를 처리할 때, 장점이 부각된다.
   RabbitMQ는 데이터 처리보단 Manage UI를 제공하는 만큼 관리적인 측면이나, 다양한 기능 구현을 위한 서비스를 구축할 때, 장점이 부각된다.

https://velog.io/@cho876/%EC%B9%B4%ED%94%84%EC%B9%B4kafka-vs-RabbitMQ

• 둘다 쩌는 솔루션이다.  -  RabbitMQ 가 좀더 성숙하다. (Written 12 Sep, 2012)
• 철학은 좀 다른데, 기본적으로 RabbitMQ 는 브로커 중심적이며, 생산자와 소비자간의 보장되는 메세지 전달에 촛점을 맞추었다.  
• 반면 Kafka 는 생산자 중심적이며, 엄청난 이벤트 데이터을 파티셔닝하는데 기반을 둔다. 배치 소비자를 지원하며, 온라인, 오프라인에 저 지연율(Low latency)을 보장하며 메세지를 전달해준다. 
• RabbitMQ 는 브로커상에서 전달 상태를 확인하기위한 메세지 표식을 사용한다. 카프카는 그런 메세지 표식이 없으며 컨슈머가 전달(배달) 상태를 기억하는것을 기대한다.
• 둘다 클러스터간의 상태를 관리하기위해 Zookeeper 를 사용한다. 
•  RabbitMQ 는 커다란 크기의 데이터를 위해 디자인되지 않았으며 만약 컨슈머가 매우 느리다면 실패할것이다.그러나 post 2.0 에  RabbitMQ  는 느린 배치 컨슈머를 핸들링 되는게 요청되어졌다. 
• Kafka 은 오직 토픽같은 exchanges 를 사용한다. RabbitMQ 는 다양한 exchanges 를 사용한다.
• Kafka 는 파티션들 안에서 메세지 순서를 제공하며, 파티션들간에 엄격한 순서를 가진다. 카프카 컨슈머들은 충분히 스마트해야하며 , 그들 스스로 파티션간의 순서를 해결(resolve) 해야한다.
• Kafka 는 디스크상에서 메세지를 저장하고 데이타 손실을 막기위해 클러스터로 그들을 복제한다. 각각의 성능에 큰 문제없이 브로커는 테라바이트를 핸들링할수있다. Kafka 는 쓰기에 초당  200k 메세지를 , 읽는데는 3M 메세지를  제공되도록 테스트되었다.

https://hamait.tistory.com/403?category=138704 

참고: