Spring Boot 액터 기반 동기화: 분산 시스템의 잠재력 재정의

핵심 기술

Spring Boot 환경에서 외부 시스템(Redis, DB 락 등) 없이 분산 시스템의 공유 리소스에 대한 동기화된 접근을 보장하는 액터(Actor) 기반의 새로운 동기화 방식을 소개합니다. Apache Pekko의 Cluster Sharding 기능을 활용하여 논리적으로 단일 엔티티(예: 사용자 ID)를 클러스터 전체의 단일 액터로 모델링함으로써 동시성 문제를 해결합니다.

기술적 세부사항

• 문제점: 분산 시스템에서 여러 서버 인스턴스가 공유 리소스에 동시 접근할 때 발생하는 Race Condition, 데이터 불일치, 데이터 손상 문제.
• 기존 해결책:
  • Pessimistic Locking (DB Lock): SELECT ... FOR UPDATE 또는 @Lock(PESSIMISTIC_WRITE) 사용. DB 연결을 많이 사용하고, 다른 쿼리에 영향을 주며, 경합을 증가시킬 수 있음.
  • Distributed Lock (Redis 등): Lock 상태를 DB에서 오프로드. Redis 인프라 필요, 복잡한 재시도/백오프 로직 필요.
• 제시된 해결책 (Actor-based Synchronization):
  • spring-boot-starter-actor 라이브러리를 통해 Apache Pekko Cluster Sharding과 Spring Boot 통합.
  • 공유 엔티티를 클러스터 전체의 싱글톤 액터로 모델링.
  • 동일한 논리적 ID에 대한 동시 요청 발생 시, 해당 ID에 대해 단 하나의 액터 인스턴스만 생성되고 모든 메시지가 해당 액터로 순차적으로 라우팅 및 처리됨.
  • 외부 락 메커니즘이나 코디네이션 서비스 불필요.
• 벤치마크 결과: 3개의 Spring Boot 인스턴스에서 카운터 증가 로직 비교 (DB Lock, Redis Lock, Actor). Actor 방식이 외부 인프라 없이 높은 처리량과 안정성을 보임.
• Actor 기반 동기화의 장점:
  • 정확성: 각 논리적 ID는 단일 액터에 매핑되어 접근 직렬화.
  • 단순성: 재시도 로직이나 락 만료 처리 불필요.
  • 인프라 프리: Redis 또는 락 코디네이션 서비스 불필요.
  • 확장성: 경합 없이 노드 전반에 걸쳐 자연스럽게 분산됨.

개발 임팩트

• 분산 환경에서의 복잡한 동시성 문제를 단순화하고 안정성을 높일 수 있습니다.
• 운영 부담이 되는 외부 락 시스템 도입 및 관리가 불필요하여 인프라 비용 및 관리 복잡성을 줄일 수 있습니다.
• 높은 처리량과 낮은 지연 시간을 요구하는 서비스에 적합하며, 특히 사용자, 세션, 문서 등 개별 엔티티의 독립적인 업데이트가 중요한 워크로드에 효과적입니다.

커뮤니티 반응

(주어진 원문 내용에 커뮤니티 반응에 대한 직접적인 언급은 없으나, GitHub 예제 링크를 통해 실제 구현 및 커뮤니티 활용 가능성을 시사합니다.)