“📚[Backend Development] 대규모 시스템 아키텍처 핵심 요소”

✅1️⃣ 로드 밸런서 (Load Balancer)

1️⃣ 로드 밸런서란?

• 로드 밸런서 (Load Balancer)는 클라이언트의 요청을 여러 서버로 분산하여 부하를 줄이고, 장애가 발생한 서버를 감지하여 트래픽을 자동으로 다른 서버로 우회하는 역할을 합니다.

2️⃣ 로드 밸런서 종류

• L4 (Network Layer) 로드 밸런서 : IP 주소와 포트 기반으로 트래픽을 분산 (예: AWS NLB, HAProxy)
• L7 (Application Layer) 로드 밸런서 : HTTP 요청을 분석하여 특정 URL이나 쿠키 정보 기반으로 분산 (예: Nginx, AWS ALB, Traefix)

3️⃣ 로드 밸런싱 방식

• Round Robin : 서버에 순차적으로 요청을 분배
• Least Connections : 현재 접속자가 가장 적은 서버로 분배
• IP Hashing : 클라이언트의 IP를 기반으로 특정 서버로 항상 연결 (세션 유지 필요할 때 사용)
• Weighted Round Robin : 서버 성능에 따라 가중치를 두고 트래픽을 분배

4️⃣ 예제

• AWS ALB(Application Load Balancer) 설정 시, 특정 URL 경로에 따라 다른 서버 그룹으로 요청을 보낼 수 있음.
  • https://example.com/api/* ➞ API 서버 그룹
  • https://example.com/images/* ➞ 이미지 서버 그룹

✅2️⃣ 웹 서버(Web Server)와 애플리케이션 서버(Application Server)

1️⃣ 웹 서버(Web Server)란?

• 웹 서버는 정적 콘텐츠(HTML, CSS, JavaScript)를 제공하는 역할을 하며, 대표적으로 Nginxm Apache가 있습니다.

2️⃣ 애플리케이션 서버(Application Server)란?

• 애플리케이션 서버는 비즈니스 로직을 처리하는 서버, 보통 Spring Boot, Django, Express 같은 프레임워크를 사용합니다.

3️⃣ 웹 서버(Web Server) + 애플리케이션 서버(Application Server) 연동 방식.

• Reverse Proxy : 웹 서버(Nginx)가 클라이언트 요청을 받고, 내부 애플리케이션 서버(Spring Boot)로 전달
• 예제

  lcation /api/ {
    proxy_pass http://localhost:8080/;
  }
  

✅3️⃣ 데이터베이스 (Database, DB)

1️⃣ 데이터베이스 종류.

📌1️⃣ RDBMS (Relational Database Management System)

• MySQL, PostgreSQL, Oracle
• 데이터 정합성(ACID 보장)이 중요할 때 사용

📌2️⃣ NoSQL

• MongoDB, Cassandra, Redis
• 트래픽이 많고 빠른 읽기/쓰기 성능이 필요한 경우 사용

2️⃣ 데이터 분산 전략

• 샤딩(Sharding) : 데이터를 여러 서버에 나눠서 저장
• 레플리케이션(Replication) : 데이터를 여러 서버에 복제하여 장애 대비

3️⃣ 예제

• MySQL Master-Slave Replication:
  • Master DB: 쓰기 작업 처리
  • Slave DB: 읽기 작업 처리

✅4️⃣ 캐시 시스템 (Cache System)

1️⃣ 캐시(Cache)란?

• 자주 사용하는 데이터를 빠르게 제공하기 위해 메모리에 저장하는 기술

2️⃣ 캐시 저장소 종류

📌1️⃣ 메모리 캐시.

• Redis
• Memcached

📌2️⃣ CDN 캐시.

• Cloudflare
• AWS CloudFront

3️⃣ 캐시 정책

• TTL(Time-To-Live) : 일정 시간이 지나면 캐시 삭제
• LRU(Least Recently Used) : 가장 오래 사용되지 않은 데이터부터 삭제

4️⃣ 예제

• Spring Boot + Redis 캐시 적용

  @Cacheable(value = "userCache", key = "#userId")
  public User getUserById(Long userId) {
    return userRepository.findById(userId).orElse(null);
  }
  

✅5️⃣ 메시지 큐 (Message Queue, MQ)

1️⃣ 메시지 큐란?

• 비동기 처리를 위해 메시지를 저장하고 전달하는 시스템

2️⃣ 메시지 큐 종류.

• Kafka : 대량의 데이터 처리 가능, 로그 처리, 실시간 스트리밍 지원
• RabbitMQ : 빠른 메시지 큐잉, 트랜잭션 처리 가능
• AWS SQS : 관리형 메시지 큐 서비스

3️⃣ 예제.

• Spring Boot + Kafka

  @KafakaListener(topics = "order-topic", groupId = "order-group")
  public void consume(String message) {
    System.out.println("Received Message: " + message);
  }
  

✅6️⃣ CDN (Content Delivery Network)

1️⃣ CDN이란?

• 정적 콘텐츠(이미지, 동영상, CSS)를 전 세계 여러 서버에 배포하여 빠르게 제공하는 기술

2️⃣ CDN 동작 방식

• 1. 사용자가 웹사이트 접속
• 1. CDN 서버가 가장 가까운 위치에서 콘텐츠 제공
• 1. 원본 서버 부하 감소

3️⃣ 예제

• AWS ClouldFront를 사용하여 정적 콘텐츠 캐싱

✅7️⃣ 모니터링 & 로깅 시스템

1️⃣ 모니터링 시스템

• Prometheus + Grafana : 서버 메트릭 수집 및 시각화
• AWS CloudWatch : AWS 리소스 모니터링

2️⃣ 로깅 시스템

• ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana) : 로그 수집 및 분석
• Fluetd : 경량 로그 수집기

3️⃣ 예제

• Spring Boot + ELK

  logging.file.name=logs/app.log
  

✅8️⃣ 확장성 (Scalability)

1️⃣ 확장 방법

📌1️⃣ 수직 확장 (Scale-Up)

• 서버 성능 업그레이드 (CPU, RAM 추가)
• 한계가 존재함

📌2️⃣ 수평 확장 (Scale-Out)

• 서버 개수를 늘려 부하 분산
• 로드 밸런서를 활용

✅9️⃣ 장애 대응 (Fault Tolerance)

1️⃣ 장애 대응 기법

• Failover : 장애 발생 시 자동으로 대체 서버로 전환
• Circuit Breaker 패턴 : 서비스가 일정 횟수 이상 실패하면 자동으로 차단

2️⃣ 예제

• Spring Cloud + Resilience4j Circuit Breaker

  @CircuiteBreaker(name = "backendA", fallbackMethod = "fallback")
  public String callService() {
    return restTemplate.getForObject("http://example.com/api", String.class);
  }